universidade federal de sergipe centro de ciÊncias...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
ANÁLISE DAS ALTERAÇÕES NO ESCOAMENTO SUPERFICIAL NA ÁREA DE
CONTRIBUIÇÃO DA AVENIDA DR. AIRTON TELES EM ARACAJU-SE
SÃO CRISTÓVÃO
2016
LEONARDO DE MELO FONSECA
LEONARDO DE MELO FONSECA
ANÁLISE DAS ALTERAÇÕES NO ESCOAMENTO SUPERFICIAL NA ÁREA DE
CONTRIBUIÇÃO DA AVENIDA DR. AIRTON TELES EM ARACAJU-SE
Trabalho de Conclusão de Curso
submetido ao Departamento de Engenharia
Ambiental da Universidade Federal de
Sergipe como requisito parcial para obtenção
do título de Bacharel em Engenharia
Ambiental e Sanitária.
Orientador: Prof. Dr. Ludmilson Abritta Mendes
SÃO CRISTÓVÃO-SE
2016
LEONARDO DE MELO FONSECA
ANÁLISE DAS ALTERAÇÕES NO ESCOAMENTO SUPERFICIAL NA ÁREA DE
CONTRIBUIÇÃO DA AVENIDA DR. AIRTON TELES EM ARACAJU-SE
Trabalho de Conclusão de Curso
submetido ao Departamento de Engenharia
Ambiental da Universidade Federal de
Sergipe como requisito parcial para obtenção
do título de Bacharel em Engenharia
Ambiental e Sanitária.
Aprovada em: _____ de _____________________ de _________.
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________ Nota _________
Prof. Dr. Ludimilson Abritta Mendes (UFS)
Orientador
___________________________________________ Nota _________
Prof.ª Dr.ª Daniella Rocha (UFS)
(1º Examinador)
___________________________________________ Nota _________
Prof. Dr. Daniel Moureira Fontes Lima
(2º Examinador)
RESUMO
A urbanização trouxe uma série de impactos hidrológicos quantitativos e qualitativos em
microbacias. Essa condição aumentou a frequência de alagamentos e vem prejudicando a
qualidade de corpos receptores através da poluição difusa, principalmente em grandes centros
urbanos como Aracaju, cujo solo foi sendo coberto ao longo dos anos por superfícies
impermeáveis. O presente estudo teve como principal objetivo analisar as alterações no
escoamento superficial na área de contribuição da Avenida Dr. Airton Teles em Aracaju, cuja
mancha urbana já se encontra consolidada. Nesse intuito, foram considerados 3 cenários de
urbanização distintos cujo uso do solo foi determinado através de relatos históricos, e,
classificação de imagens aéreas. Foram propostos ainda o pré-dimensionamento de um volume
de detenção através do método de reservação natural e um plano de monitoramento da qualidade
de reservatórios. O trabalho foi desenvolvido no software ABC 6, com auxílio de SIG,
considerando o uso dos modelos do SCS e de Santa Bárbara para cálculo da vazão de projeto.
Os resultados indicaram aumento substancial do parâmetro CN e redução dos tempos de
concentração em toda a microbacia. Os hidrogramas para o trecho da avenida mostraram ainda
razões entre as vazões de pós e pré-urbanização superiores às encontradas na literatura, sendo
justificadas principalmente pelo incremento de áreas impermeáveis na microbacia. Foram
recomendados o uso de bacias de detenção off-line e subterrâneas, para conter o escoamento
superficial em excesso, e, um programa de monitoramento com frequência majoritariamente
irregular, incluindo a análise de poluentes típicos do runoff urbano e de efluentes sanitários.
Palavras-chave: Microbacia. Uso do solo. Escoamento superficial. Reservatório.
Monitoramento.
ABSTRACT
Urbanization has brought a variety of qualitative and quantitative hydrological impacts to
watersheds. This condition has increased the frequency of flooding and harmed the quality of
water bodies by means of diffuse pollution, mainly in large urban centers as Aracaju, whose
soil has been sealed over the years. The present study aimed at assessing the changes in urban
runoff on Dr. Airton Teles Avenue waterbasin, whose urban spot is already consolidated. Thus,
it was considered three different urbanization scenarios whose land use was determined through
historic reports and classification of satellite images and ortophotos. It was also proposed the
pre-dimensioning of a detention volume by means of the natural storage method and
establishing a monitoring plan of detention ponds. The work was developed in the ABC 6
software with the aid of GIS, considering the use of the SCS and the Santa Barbara models to
determine the design flow. The obtained results indicated a substantial increase of the CN
parameter and a reduction of waterbasin detention times. The hydrograph of the avenue section
displayed higher ratios of post to pre urban flow than literature values, justified mainly by the
increase in sealed areas on the waterbasin. It was recommended the use of off-line underground
ponds to storage the excess runoff, and, a monitoring plan with an irregular frequency, including
the analysis of typical runoff and sanitary effluent pollutants.
Key words: Waterbasin. Land use. Runoff. Reservoir. Monitoring.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Mapa de Aracaju em 1855 ....................................................................................... 16
Figura 2 - Hidrogramas de cheias de uma região antes e depois do fenômeno de urbanização.
.................................................................................................................................................. 20
Figura 3 - Mudança no hidrograma com a implantação progressiva de empreendimentos. ... 21
Figura 4 - Relação das vazões de pós-urbanização com as vazões de pré-urbanização em função
da área impermeável e da área coberta por sistema de drenagem de águas pluviais ............... 23
Figura 5 - Atenuação de uma onda de cheia propagada num curso d’água. ........................... 32
Figura 6 - Armazenamento e sua representação como um reservatório. ................................. 33
Figura 7 - Comparação entre os conceitos de canalização e reservação e seus efeitos no runoff
urbano. ...................................................................................................................................... 35
Figura 8 - Gráfico de precipitação mensal média elaborado a partir da série de dados de 1910
a 2015 do posto pluviométrico 83096 em Aracaju-SE. ............................................................ 39
Figura 9 - Canal da Avenida Dr. Airton Teles ........................................................................ 41
Figura 10 - Região de localização do exutório da microbacia urbana em estudo ................... 41
Figura 11 - Porção Norte da cidade de Aracaju onde está localizada a Avenida Dr. Airton Teles
.................................................................................................................................................. 42
Figura 12 - Delimitação da BCAT considerando o cenário C1 com sobreposição em imagem
de satélite recente...................................................................................................................... 63
Figura 13 - Delimitação da Área de drenagem da Av. Dr. Airton Teles para o Cenário C2 .. 64
Figura 14 - Delimitação da Área de drenagem da Av. Dr. Airton Teles para o Cenário 3 ..... 65
Figura 15 - Mapa mostrando a dinâmica da Bacia de contribuição da Av. Airton Teles (BCAT)
entre os períodos dos Cenários C1 e C3 ................................................................................... 67
Figura 16 - Dinâmica do uso do solo entre os cenários C2 e C3............................................. 68
Figura 17 - Mapa de uso do solo da BCAT para o Cenário C2 sobre uma imagem aérea de 1970
.................................................................................................................................................. 70
Figura 18 – Mapa de uso do solo da BCAT para o Cenário C3 sobre uma imagem de satélite
atual .......................................................................................................................................... 71
Figura 19 – Tempos de concentração para cada cenário ......................................................... 74
Figura 20 - Evolução do hidrograma de cheia no trecho inicial da Av. Dr. Airton Teles....... 75
Figura 21 - Evolução do hidrograma de cheia num ponto próximo ao exutório da BCAT .... 76
Figura 22 - Alagamento registrado no canal da Av. Dr. Airton Teles na época chuvosa ....... 77
Figura 23 - Reservatório subterrâneo implantado em praça de Porto Alegre-RS ................... 80
Figura 24 - Quadra poliesportiva localizada sobre o reservatório de detenção ....................... 80
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Registros de enxurradas e alagamentos na cidade de Aracaju entre 1940 e 2015 18
Quadro 2 - Processos de tratamento primários, secundários e adicionais garantidos por BMPs.
.................................................................................................................................................. 37
Quadro 3 - Características do MDE utilizado para extração das curvas altimétricas. ............ 43
Quadro 4 - Descrição dos cenários de urbanização da microbacia ......................................... 44
Quadro 5 - Período de retorno utilizados para sistemas urbanos. ........................................... 47
Quadro 6 - Feições e suas considerações no processo de classificação visual da imagem aérea
para o cenário C2 e da imagem de satélite para o cenário C3. ................................................. 48
Quadro 7 - Velocidades médias de escoamento superficial numa bacia hidrográfica. ........... 50
Quadro 8 - Faixas de valores do coeficiente de Manning para escoamento em canais mais
comuns no Brasil ...................................................................................................................... 51
Quadro 9 - Valores para o coeficiente k segundo o tipo de uso do solo ................................. 52
Quadro 10 - Tabela com os grupos de solo e suas características que influenciam na
determinação do CN. ................................................................................................................ 55
Quadro 11 - Estimativa dos valores de CN para áreas urbanas (Condição II de umidade). ... 57
Quadro 12 - Valores de CN para áreas rurais e naturais (Condição II de umidade) ............... 57
Quadro 13 - Estimativas da área impermeável do Cenário C1 ............................................... 58
Quadro 14 - Equivalência das feições dos cenários C2 e C3 segundo SCS (1986) ................ 59
Quadro 15 - Condições de umidade do solo no método SCS ................................................. 59
Quadro 16 – Estimativas da quantidade de sedimentos depositados na drenagem urbana em
algumas cidades brasileiras. ..................................................................................................... 82
Quadro 17 - Aspectos gerais propostos para o monitoramento .............................................. 83
Quadro 18 - Parâmetros e sua frequência no programa de monitoramento do reservatório de
detenção .................................................................................................................................... 84
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Área da BCAT ........................................................................................................ 62
Tabela 2 - Valores médios de CN calculados para as subbacias da BCAT nos Cenários C1, C2
e C3 ........................................................................................................................................... 72
Tabela 3 - Comparação entre as vazões de pico (Qp) e tempos de pico (tp) na Avenida Dr.
Airton Teles nos 3 cenários ambientais. ................................................................................... 76
Tabela 4 - Incremento de área da BCAT e fator de aumento da vazão. .................................. 77
Tabela 5 - Pré-dimensionamento do volume de detenção ....................................................... 79
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
BCAT Bacia de Contribuição da Avenida Dr. Airton Teles
BDMEP Banco de Dados Meteorológicos para Ensino e Pesquisa
BMP Best Management Practices
CN Número de curva
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
DBO Demanda bioquímica de oxigênio
DQO Demanda química de oxigênio
EMURB Empresa Municipal de Obras e Urbanização
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IDF Intensidade, Duração e Frequência
INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
LID Low-impact Development
MDE Modelo Digital de Elevação
NASA National Aeronautics and Space Administration
OD Oxigênio Dissolvido
SCS Soil Conservation Service
SEDEC Secretaria Nacional de Proteção e Defesa Civil
SIG Sistema de Informação Geográfica
SST Sólidos suspensos totais
ST Sólidos Totais
SUDS Sustainable Drainage Systems
USA Estados Unidos da América
USEPA Environmental Protection Agency
TAUDEM Terrain Analysis Using Digital Elevation Models
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 12
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ................................................................................... 12
1.2 OBJETIVO .................................................................................................................. 13
1.2.1 Objetivo Geral ............................................................................................................. 13
1.2.2 Objetivos Específicos .................................................................................................. 13
2 REVISÃO DA LITERATURA ................................................................................ 14
2.1 O FENÔMENO DE URBANIZAÇÃO NO BRASIL E O MANEJO DE ÁGUAS
PLUVIAIS ................................................................................................................... 14
2.2 ARACAJU E O SEU CRESCIMENTO URBANO ................................................... 15
2.3 HIDROLOGIA URBANA .......................................................................................... 19
2.4 MODELAGEM HIDROLÓGICA .............................................................................. 26
2.5 SOLUÇÕES ESTRUTURAIS PARA INUNDAÇÕES URBANAS ......................... 34
3 METODOLOGIA ..................................................................................................... 39
3.1 ÁREA DE ESTUDO ................................................................................................... 39
3.2 LEVANTAMENTO DE DADOS ............................................................................... 43
3.3 DETERMINAÇÃO DE CENÁRIOS DE URBANIZAÇÃO E DELIMITAÇÃO DAS
ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO .................................................................................. 44
3.4 LEVANTAMENTO DE DADOS EM CAMPO ........................................................ 45
3.5 ABC 6 E ELABORAÇÃO DOS HIDROGRAMAS .................................................. 46
3.5.1 Intervalo de discretização dos dados ........................................................................... 46
3.5.2 Período de retorno da precipitação .............................................................................. 46
3.5.3 Área total, impermeável e diretamento conectada ...................................................... 47
3.5.4 Tempo de concentração ............................................................................................... 49
3.5.5 Curvas IDF .................................................................................................................. 54
3.5.6 Duração da chuva ........................................................................................................ 54
3.5.7 Precipitação efetiva ..................................................................................................... 54
3.5.8 Hidrogramas ................................................................................................................ 60
3.6 PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE VOLUME DE DETENÇÃO NA MICROBACIA
..................................................................................................................................... 60
3.7 PROGRAMA DE MONITORAMENTO DOS RESERVATÓRIOS ........................ 61
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 62
4.1 ALTERAÇÕES NA ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO DA MICROBACIA ................. 62
4.2 ALTERAÇÕES NO USO DO SOLO E ESTIMATIVA DO CN ............................... 68
4.3 DETERMINAÇÃO DOS TEMPOS DE CONCENTRAÇÃO ................................... 74
4.4 HIDROGRAMAS DE CHEIA .................................................................................... 75
4.5 DIMENSIONAMENTO DO VOLUME DE DETENÇÃO ........................................ 79
4.6 PROGRAMA DE MONITORAMENTO AMBIENTAL PARA RESERVATÓRIOS
DE DETENÇÃO ......................................................................................................... 81
5 CONCLUSÃO ........................................................................................................... 86
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 88
APÊNDICES ........................................................................................................................... 95
ANEXOS ............................................................................................................................... 118
12
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
A ausência de planejamento urbano no Brasil nas últimas décadas, acarretado pelo
intenso e acelerado fator de urbanização trouxe uma série de consequências graves do ponto de
vista ambiental e hidrológico no meio urbano. Zonas residenciais foram erguidas nas cidades
sem qualquer tipo de planejamento do uso do solo, muitas vezes ocupando áreas vulneráveis a
riscos naturais como várzeas de rios e encostas.
O principal efeito desse padrão de ocupação desordenado foi o aumento frequente da
ocorrência de desastres hidrológicos. Além disso, as águas pluviais contêm uma alta carga de
poluentes provenientes do contato da precipitação com as diversas superfícies do meio urbano.
Essa carga poluidora é ainda potencializada quando os serviços de saneamento, como a coleta
de resíduos sólidos e efluentes sanitários são ineficazes.
O município de Aracaju insere-se nesse contexto, pois a cidade possui mais de 70
canais de macrodrenagem construídos no intuito de conter as águas pluviais, sendo que alguns
deles, como o canal da Avenida Dr. Airton Teles sofre frequentemente problemas de
alagamentos (EMURB, 2013). Além disso, segundo Santana et al. (2015), o canal recebe
contribuição de ligações sanitárias e a própria população deposita resíduos e entulhos nas suas
águas.
No que tange a alteração do padrão hidrológico, diversos estudos utilizam parâmetros
relacionados com a mudança do uso do solo para prever o comportamento da precipitação
quando atinge a superfície terrestre. Alguns se limitam apenas a dividir superfícies terrestres
em permeáveis e impermeáveis, enquanto outros necessitam de dados mais precisos quanto ao
tipo de elemento que cobre o solo, e até mesmo as características do próprio solo para
quantificar o escoamento superficial, como o método do Soil Conservation Service (SCS).
O comportamento dos eventos de precipitação também é um fator importante no
estudo do runoff, e deve ser considerado na determinação de vazões de projeto, como em
reservatórios de detenção, que além de serem caracterizados como alternativas sustentáveis,
atenuam de maneira significativa o impacto quantitativo do escoamento urbano. Esse tipo de
medida estrutural tem ainda um potencial grande na remoção de vários tipos de substâncias
13
como sólidos, metais, bactérias, entre outros, garantindo exigências legais ambientais no que
diz respeito ao controle da poluição, como a Resolução CONAMA 430/2011.
1.2 OBJETIVO
1.2.1 Objetivo Geral
O objetivo principal do presente trabalho é analisar as alterações no escoamento
superficial em uma microbacia urbana no município de Aracaju-SE em função das mudanças
no uso do solo e da implantação da rede de macrodrenagem local.
1.2.2 Objetivos Específicos
Definir cenários ambientais e avaliar as mudanças nas suas áreas de contribuição;
Analisar as mudanças no uso do solo e determinar os valores do parâmetro Número de
Curva (CN) para cada cenário ambiental;
Calcular os tempos de concentração da Bacia de Contribuição da Av. Dr. Airton Teles
nos cenários ambientais definidos;
Elaborar hidrogramas de cheia para os diferentes cenários do trecho da Avenida Dr.
Airton Teles através do método de Santa Bárbara;
Avaliar a evolução temporal das vazões de pico e realizar o pré-dimensionamento do
volume de detenção necessário para compensar a vazão excedente;
Propor um plano de monitoramento ambiental para reservatórios de detenção.
14
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 O FENÔMENO DE URBANIZAÇÃO NO BRASIL E O MANEJO DE ÁGUAS
PLUVIAIS
Nas últimas décadas, a maioria dos brasileiros trocou o campo pelas cidades. A
população urbana saltou de 36,1% em 1950 para aproximadamente 84,4% no ano de 2010,
sendo que somente as regiões metropolitanas estavam acolhendo no último período citado
43,91% de todos os habitantes do país (IBGE, 2010). O êxodo rural em massa direcionado para
áreas reduzidas fez parte de um processo socioeconômico caracterizado substancialmente pela
busca de emprego e renda, cuja velocidade e desenvolvimento, geraram um quadro desordenado
com grandes demandas sociais, potencializadas regionalmente (TUCCI, 2007; SOUZA, 2005).
A ausência de planejamento urbano foi um dos principais agravantes dos atuais
problemas de infraestrutura dos grandes núcleos populacionais brasileiros, se não o principal,
acarretado por esse fenômeno espontâneo de inchamento populacional. Para Tucci (2007) p. 29
“O meio formado pelo ambiente natural e a população (socioeconômico urbano) é um ser vivo
e dinâmico que gera um conjunto de efeitos interligados, que sem controle, pode levar a cidade
ao caos”, dessa forma, a variável ambiente exerce um impacto de grandes proporções na
sociedade civil, pois o ser humano depende de uma série de recursos naturais para realizar as
suas atividades e, além disso, está à mercê de fenômenos naturais periódicos.
Tucci (2005) menciona que dentro do contexto ambiental urbano, os principais sistemas
hídricos são: os mananciais de água; o abastecimento de água; o saneamento de efluentes
sanitários; o controle da drenagem urbana e o controle das inundações.
A lei nº 11.445, por meio do art. 3º define o Saneamento Básico e, considera a drenagem
urbana como um dos seus ramos:
[...] conjunto de serviços, infraestruturas e instalações operacionais de:
[...]
(d) Drenagem e Manejo das águas pluviais, limpeza e fiscalização
preventiva das respectivas redes urbanas: conjunto de atividades,
infraestruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de águas
15
pluviais, de transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões
de cheias, tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas
urbanas; (BRASIL, 2007)
A referida lei enquadra ainda o abastecimento de água potável, a limpeza urbana e
manejo de resíduos sólidos e o esgotamento sanitário como componentes do saneamento.
O controle de enchentes, citado por Tucci (2005) poderia estar especificado de maneira
mais explícita na lei citada, pois está relacionado diretamente com a drenagem urbana e o
manejo de águas pluviais, que foram quase que ignorados no parcelamento do solo nos grandes
centros urbanos brasileiros. A implantação de loteamentos construídos sem condições técnicas,
a ocupação de áreas indevidas como várzeas de inundação, a proliferação de favelas e a
ocupação extensa e adensada, impossibilitam a construção de canalizações e eliminam áreas
que originalmente apresentavam capacidade de armazenamento e amortecimento de
precipitação, acarretando em enchentes e prejuízos de ordem social e econômica (CANHOLI,
2014; PORTO et al., 2009).
Além disso, a ocorrência de inundações somado a precariedade da coleta de efluentes
sanitários no Brasil, muitas vezes realizado através da própria rede de drenagem urbana, e, uma
ineficaz coleta de resíduos sólidos, expõe os cidadãos ao risco de contrair doenças de veiculação
hídrica através do contato com água contaminada proveniente do contato da água pluvial com
essas fontes poluidoras.
É notável como cada elemento do saneamento básico influencia o outro. Todos estão
integrados, e é impossível lidar com os problemas de manejo de águas pluviais e de enchentes
sem considerar todos os outros elementos das águas urbanas.
2.2 ARACAJU E O SEU CRESCIMENTO URBANO
Vilar (2006) salienta que Aracaju é uma cidade criada, fundada em 1855 para ser a
capital da província de Sergipe, e abrigar um porto para dinamizar as atividades mercantis,
trazendo progresso através do aumento da riqueza dos grandes comerciantes.
Segundo Porto (1991), a região de planície onde hoje é localizada a cidade de Aracaju,
se sobressaia geograficamente frente a antiga Capital da província: São Cristovão, cercada de
16
encostas íngremes; e de importantes vilas como Estância e outras da região do Cotinguiba:
Maruim, Laranjeiras e Porto das Redes, que apesar da importância econômica na época e do
intenso cultivo da cana-de-açúcar, não contavam com o mar que contribuía para a chegada e
escoamento de mercadorias. A Figura 1 compreende um mapa da região em 1857 onde hoje se
encontra a porção Norte da cidade de Aracaju.
Figura 1- Mapa de Aracaju em 1855
Fonte: PORTO (1991)
A cidade de Aracaju, antigo povoado de Santo Antônio de Aracaju, foi implantada
inicialmente na forma de um plano de quadrículas com um modelo viário ortogonal,
reproduzido quase que de forma semelhante por grande parte da cidade (PORTO, 1991;
VILAR, 2006). Esse traçado planejado garantiu certa disciplina diante da ocupação causada
pela transferência da antiga capital para as praias de Aracaju (SOUZA, 2005).
A aglomeração urbana cresceu de forma lenta até o primeiro quarto do século XX
quando a cidade realmente se afirmou como sede do poder político-administrativo e econômico
de Sergipe (VILAR, 2006). Para Souza (2005), a ação forte e reguladora do estado acabou
segregando a cidade num centro habitado pela classe mais abastada, onde localizavam ainda o
mercado, os armazéns e o porto, e numa região mais ao sul, onde os cidadãos mais pobres
ocupavam terrenos ecologicamente frágeis.
17
Ainda segundo Vilar (2006), diversas obras de infraestrutura e de saneamento tais como
a implantação de serviços de água e esgotos foram executadas exclusivamente nas regiões
centrais onde a elite residia entre 1908 e 1919 e refletem o período higienista. Outrossim, a
cidade recebeu diversos outros equipamentos urbanísticos como escolas e edifícios públicos, e
novos bairros surgiram, como o atual Siqueira Campos, sendo também beneficiados com
algumas das benfeitorias do centro.
Apesar da tentativa de urbanização controlada, a capital sergipana se consolidou numa
área inundável repleta de lagoas, pântanos, manguezais, relativamente baixa em relação ao nível
do mar, e de pequenos cursos d’água tais como os riachos Aracaju, Caborge, Tramandaí e
Olaria, elementos estes que foram sendo totalmente descaracterizados por meio de aterros com
materiais de vizinhança ou que acabaram canalizados (VILAR, 2006; SOUZA, 2005).
Segundo Pinheiro e Santos (2012), o aumento populacional da década de 20 em diante
trouxe diversas transformações à cidade, pois aumentou a demanda de moradia, lazer, comércio,
educação e trabalho.
Já na década de 80, Aracaju sofreu um “boom” no crescimento urbano. Segundo Souza:
Foram anos marcados pelo crescimento e surgimento de empresas da
construção civil, beneficiadas pelo Sistema Financeiro da Habitação e pela
contratação de obras públicas; pela incorporação de imensas áreas rurais ao
perímetro urbano, sem uma preocupação com a continuidade da malha urbana
e sem a implantação da infraestrutura necessária [...]. (SOUZA, 2005, p. 47)
Esse processo ainda ocorre, porém, num ritmo menor, devido ao atual quadro de
ocupação do munícipio, com poucos vazios urbanos, situados principalmente na Zona de
Expansão da cidade.
Apenas em meados de 2000, o Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano (PDDU) foi
instituído em Aracaju, de maneira tardia, como no resto do país, visto que a a área urbana da
cidade já estava totalmente consolidada. A falta de um gerenciamento municipal competente e
o favorecimento de grupos minoritários privilegiados nas decisões tomadas vem ocasionando
numa série de problemas de infraestrutura ligados ao crescimento desordenado da cidade
(MACHADO, 2012).
18
O aumento gradativo da impermeabilização do solo urbano de Aracaju e a precariedade
da infraestrutura de drenagem e manejo de águas pluviais têm causado sérios transtornos à
população, como inundações, prejuízos materiais, desmoronamentos de encostas e problemas
de mobilidade (ARAÚJO, 2006). Essa situação se agrava com a influência das marés e
afogamento dos sistemas de macrodrenagem existentes, sobretudo em áreas de cotas baixas,
mais vulneráveis a alagamentos, pois o direcionamento das águas pluviais da cidade se dá
exclusivamente por gravidade (GIAU, 2010).
A Secretaria Nacional de Proteção e Defesa Civil (SEDEC) notificou desde 1940, 7
eventos de enxurradas e 1 evento de alagamento na capital sergipana (BRASIL, 2016). O
Quadro 1, logo abaixo mostra os dias de ocorrência e o tipo de evento na cidade de Aracaju-
SE.
Quadro 1 - Registros de enxurradas e alagamentos na cidade de Aracaju entre 1940 e 2015
Data de Ocorrência Tipo de Evento
06/05/1986 Enxurrada
03/07/1987 Enxurrada
26/04/1989 Enxurrada
28/05/1991 Enxurrada
31/12/1991 Enxurrada
04/06/1997 Enxurrada
08/04/2010 Alagamento
24/05/2011 Enxurrada
Fonte: BRASIL (2016)
Em 2010, o alagamento notificado afetou potencialmente diversas áreas da cidade,
principalmente os bairros Santa Maria, Coqueiral, Porto Dantas e a Zona de Expansão da
cidade, além de comprometer encostas, canais, vias e outros equipamentos urbanos em todo o
município (BRASIL, 2016). Segundo o órgão, foram registrados 400 mm de precipitação num
intervalo de 5 dias, causando inundações urbanas, desmoronamento de muros, destruição de
casas e perdas de serviços, somando um prejuízo de aproximadamente 57 milhões de reais.
19
2.3 HIDROLOGIA URBANA
Uma bacia hidrográfica é uma área onde diversos processos hidrológicos tais como
precipitação, interceptação, evapotranspiração, infiltração e escoamento superficial se
integram. Para Brooks et al. (2003) esse elemento é encarado como uma unidade hidrológica
fundamental tanto no âmbito físico-biológico quanto nas esferas socioeconômica e política,
principalmente no que diz respeito ao planejamento e gerenciamento dos recursos naturais.
A conversão do ambiente original em urbano altera significativamente o ciclo
hidrológico local, pois segundo Gribbin (2014) afeta os 3 principais destinos da precipitação
que atinge a superfície: o escoamento superficial, o escoamento subsuperficial e a água
subterrânea. Nas condições naturais sem a influência das construções humanas, haveria um
balanço constante dessas parcelas, porém com a substituição de grande parte das áreas verdes
e do solo original por pavimentos e telhados, elementos tipicamente urbanos, a infiltração da
água no solo é reduzida e o escoamento superficial é potencializado (TUCCI, 2007; USEPA,
1993).
Tucci (2007) também cita outras influências negativas desse efeito no ciclo hidrológico,
como:
A redução substancial da evapotranspiração devido a remoção de grande parte da
cobertura vegetal original e consequente não retenção de água;
A substituição da interceptação vegetal pela interceptação nos equipamentos urbanos;
O aumento da velocidade de escoamento superficial;
A diminuição do escoamento de estiagem, já que ocorre baixa recarga das águas
subterrâneas;
Todas essas alterações refletem no hidrograma, sendo importante destacar o aumento
das vazões de pico e a redução dos tempos de concentração de sua ocorrência como pode ser
verificado na Figura 2.
20
Figura 2 - Hidrogramas de cheias de uma região antes e depois do fenômeno de urbanização.
Fonte: SCHUELER (1987) apud TUCCI (2007)
Em uma região não tão urbanizada, o pico de vazão de uma tormenta ocorre de maneira
gradual e limita-se a um valor relativamente baixo devido ao efeito tampão da infiltração e
conversão em escoamento básico, como mostra a linha continua no gráfico. Por outro lado,
numa região urbana, a parcela de vazão escoada superficialmente é maior e o ápice se
desenvolve de maneira acentuada e mais rápida, apresentando um comportamento semelhante
de decaimento, porém como a percolação subterrânea é menor, há redução do escoamento de
base, como pode ser visto através da linha tracejada no gráfico mostrado.
A tendência de ocupação urbana e impermeabilização progressiva do solo aumenta cada
vez mais o escoamento da vazão a jusante, e quando a cidade não considera esse aspecto no
planejamento urbano, pode sofrer com inundações pontuais. A Figura 3 refere-se ao efeito
sinérgico do runoff gerado pela implantação de diversos loteamentos numa mesma área, que
geralmente segundo Tucci (2007), durante a fase de projeto só consideram a vazão
impermeabilizada no próprio loteamento, sobrecarregando a rede pública de drenagem.
21
Figura 3 - Mudança no hidrograma com a implantação progressiva de empreendimentos.
Fonte: TUCCI (2007)
Segundo USEPA (1993) esses dois aspectos contribuem para uma maior severidade e
frequência na ocorrência de alagamentos nos grandes centros urbanos. O autor define ainda que
o aumento das vazões de pico podem acarretar numa maior erosão nas superfícies da bacia de
drenagem, causando assoreamento de canais naturais e artificiais e assim um aumento do nível
do leito normal desses elementos. As inundações ribeirinhas podem estar relacionadas
diretamente com esses impactos.
Por outro lado, Tucci (2007) afirma que existe uma compensação na infiltração natural
de recarga subterrânea, ocasionada pelo vazamento das redes de abastecimento de água e do
sistema de esgotamento sanitário urbano. Para título informativo, no Brasil, a média de perdas
durante a etapa de distribuição da água tratada para cidades com população acima de 100 mil
habitantes varia entre 20 e 50 %, um valor relativamente alto (IBGE, 2011). Entretanto, esse
“balanceamento” não impede os prejuízos ocasionados no compartimento superficial, pelo
aumento do runoff.
No contexto meteorológico, a urbanização também consegue influenciar os microclimas
nas cidades, causando gradientes em parâmetros hidrológicos como a temperatura e a
precipitação. O asfalto e o concreto, elementos predominantes dos grandes centros urbanos,
absorvem mais energia solar do que as superfícies naturais e potencializam as ilhas de calor,
fenômeno que criam bolsões de temperatura maior nos centros, que podem ser comparadas com
22
as zona suburbanas, onde as temperaturas se mantém mais agradáveis devido à presença maior
de áreas verdes.
Tucci (2007) menciona que esse aumento de temperatura nas regiões com ilhas de calor,
pode favorecer a circulação de ar ascendente, podendo assim aumentar a precipitação. Pereira
Filho et al. (2007) citam o aumento da área urbana horizontal e vertical - que modificam
respectivamente o balanço energético superficial e a dinâmica da camada limite - e a poluição
do ar, que altera a microfísica, eletricidade e termodinâmica de nuvens frias, como as principais
causas da variação de precipitação com a evolução das ilhas de calor.
Segundo Leopold (1968), para uma melhor compreensão dos efeitos hidrológicos
devido mudanças de uso do solo, devem ser utilizados parâmetros hidrológicos, ou melhor,
variáveis hidrológicas, que podem ser avaliadas e interpretadas. Nesse contexto, Tucci (2007)
cita a área impermeável e o tempo de concentração como os principais indicadores hidrológicos
de urbanização.
Diversos autores mencionam ainda uma relação entre a área impermeável da bacia
urbana e a densidade habitacional da região, porém fatores como o tipo de ocupação
predominante (industrial, comercial ou habitacional), o relevo, o número de pessoas por
unidade habitacional, a distribuição de áreas verdes e pavimentadas na cidade, entre outros,
podem afeta-la, sendo essencial o estudo e cruzamento dessas informações para o planejamento
do espaço urbano (TUCCI, 2007; REIS et al., 2011).
Leopold (1968) mostra no gráfico da Figura 4 que a o runoff não muda apenas com o
grau de impermeabilização da bacia, mas também sofre influência da porcentagem de cobertura
da área atendida pela rede de drenagem. Canholi (2014) explica que a implantação de sistemas
de drenagem considera velocidades altas de escoamento nos condutos, causando assim uma
diminuição do tempo de concentração da onda de cheia e assim aumento da descarga na
drenagem. De acordo com o gráfico, o fator que relaciona a vazão de uma região pós-urbanizada
e a mesma região antes da urbanização pode alcançar valores maiores que 6 dependendo das
duas variáveis citadas.
23
Figura 4 - Relação das vazões de pós-urbanização com as vazões de pré-urbanização em
função da área impermeável e da área coberta por sistema de drenagem de águas pluviais
Fonte: LEOPOLD (1968) apud CANHOLI (2014)
Isso mostra que a existência de áreas não conectadas ao sistema de drenagem é uma
forma de amenizar a descarga gerada pelas precipitações. Grandes áreas abertas como parques,
campos de futebol, cemitérios, podem contribuir com esse efeito.
Sendo assim, o tempo de concentração em bacias urbanas também é seriamente afetado
pelo processo de urbanização. A impermeabilização e o direcionamento das águas através do
sistema de manejo de águas pluviais acabam aumentando a velocidade do escoamento e
diminuindo o tempo que a precipitação transformada em runoff se desloca do ponto mais remoto
da bacia até a sua saída (TUCCI, 2007). Esse efeito está conectado intimamente ao aumento
repentino dos picos de cheia nos hidrogramas de uma região urbana típica.
Segundo Canholi (2014) os métodos mais adequados para cálculo do tempo de
concentração em bacias urbanas, como o método do Soil Conservation Service (SCS, 1986),
apresentam enfoque cinemático e consideram a adição de 3 frações da variável, como pode ser
observado na eq. (1).
𝒕𝒄 = 𝒕𝒔 + 𝒕𝒏 + 𝒕𝒒 (1)
24
Onde:
𝑡𝑐 = tempo de concentração;
𝑡𝑠 = tempo de escoamento em superfície (h);
𝑡𝑛 = tempo de escoamento em canais rasos (h);
𝑡𝑞 = tempo de escoamento em canalizações (h);
Ressalta-se neste sentido que o escoamento em superfície é verificado no início do
talvegue e o de canais rasos compreende a concentração desses escoamentos quando são
formados pequenos canais, a última parcela já cobre o trecho canalizado da bacia, onde o
escoamento já ocorre em um meio definido, e parâmetros como a velocidade do escoamento, a
rugosidade e o raio hidráulico dos canais são considerados nas equações de determinação do
tempo de concentração (CANHOLI, 2014).
Além do aumento excessivo do runoff, a alteração da qualidade das águas pluviais
também é considerado um efeito substancial do crescimento urbano. Segundo Tucci (2007), a
limpeza urbana e sua frequência, as características de intensidade e espaço-temporais da
precipitação e o tipo de uso da área urbana modificam diretamente a qualidade da água do
escoamento superficial no meio urbano.
Essa modificação decorre da precipitação que contém substâncias provenientes da
poluição atmosférica e carreia ainda substâncias aderidas ou depositadas nas superfícies das
cidades. Brooks et al (2003) salientam que substâncias como o dióxido de carbono, óxidos de
enxofre e nitrogênio provenientes da industrialização e queima de combustíveis fósseis, e, o
mercúrio volatilizado de atividades humanas como a produção de metais e o gerenciamento de
resíduos, acabam alcançando rios e lagos através da deposição pela precipitação e as rotas
seguintes do ciclo hidrológico, modificando as condições naturais dos corpos d’água e afetando
consequentemente os ecossistemas aquáticos.
Outro fator que altera diretamente a qualidade do escoamento superficial é o
gerenciamento inadequado dos resíduos sólidos, pois os resíduos antes estabilizados no local
de depósito, ficam vulneráveis à ação solubilizante da água que transporta diversas substâncias
através das vias de escoamento. Esses materiais agem também na redução da eficiência da
25
drenagem, já que se acumulam nos sistemas de microdrenagem, ocasionando obstruções na
rede coletora.
Segundo USEPA (1993) e Gribbin (2014), diversos são os contaminantes com
características encontrados nas águas do escoamento superficial do meio urbano tais como:
sedimentos, resíduos sólidos grosseiros, fosfatos, nitratos, substâncias que consomem oxigênio,
metais pesados, hidrocarbonetos, pesticidas, sais, bactérias e vírus patogênicos. Brooks et al.
(2003) expõem que grande parte desses poluentes se aderem às partículas de silte, argila entre
outras partículas coloidais, devido a sua alta capacidade de troca, e são assim carreados em
suspensão. Os autores comentam ainda sobre a influência negativa dos próprios sedimentos na
biota aquática, como por exemplo nos organismos fotossintetizantes, cuja sobrevivência e
função base na cadeia alimentar são afetados pelo bloqueio da luz solar provocada pela intensa
turbidez; nas comunidade bentônicas, onde os organismos podem sofrer asfixia; e nos peixes
que podem perder o habitat nas rochas de fundo que acabam sendo totalmente cobertas por
partículas sedimentáveis.
Tucci (2005) aponta por exemplo que o escoamento superficial produzido no início de
um evento de precipitação consegue transportar 95% da carga poluente que revestiu o solo
desde a última chuva.
Ainda se referindo aos fatores que prejudicam a qualidade do runoff, uma coleta de
esgoto inadequada também pode ser estar relacionada com esse aspecto. No Brasil, as redes de
esgoto são geralmente separadas da rede pluvial, porém diversas residências ainda mantêm
ligações construídas antes da implantação da rede de esgotos ou conectam as suas saídas de
esgoto à rede de drenagem pluvial de forma clandestina o que interfere no manejo qualitativo
das águas urbanas aumentando a carga orgânica do corpo hídrico (TUCCI, 2007).
Canholi (2014) salienta que o Brasil ainda tenta lidar com o problema quantitativo das
enchentes em contrapartida aos países mais desenvolvidos, onde o controle de enchentes já se
encontra evoluído e os esforços são direcionados principalmente no aspecto de qualidade das
águas pluviais coletadas.
No contexto do monitoramento e caracterização da qualidade de corpos hídricos, Brooks
et al. (2003) destacam alguns dos principais parâmetros indicadores de qualidade da água
superficial:
Físicos: Temperatura, turbidez - relacionada com a quantidade de materiais suspensos -
densidade, odor, cor;
26
Químicos: pH, DBO (Demanda bioquímica de oxigênio), DQO (Demanda química de
oxigênio), oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, substâncias dissolvidas;
Biológicos: bactérias, protozoários; organismos indicadores aquáticos.
Nesse aspecto, a resolução CONAMA Nº 430 (BRASIL, 2011) estabelece valores
padrão desses e de uma série de outros parâmetros para o lançamento em corpos d’água
receptores. Essa restrição no lançamento de efluentes de qualquer fonte poluidora vai de
encontro aos objetivos da Lei Nº 9.433 (BRASIL, 1997) no seu artigo 2º, inciso I: “assegurar à
atual e às futuras gerações a necessária disponibilidade de água, em padrões de qualidade
adequados aos respectivos usos”.
Os usos na qual a lei cita se referem aos usos da água nas atividades humanas que vão
desde a produção elétrica e abastecimento público, até recreação e uso na pecuária para
dessedentação animal. A resolução CONAMA Nº 357 (BRASIL, 2005) da mesma forma,
estabelece valores padrão de qualidade de água para corpos hídricos, relacionando-os com os
usos preponderantes das suas águas e assim rotulando-os através de classes de enquadramento,
que é um dos instrumentos de alicerce da Política Nacional de Recursos Hídricos.
2.4 MODELAGEM HIDROLÓGICA
Modelos matemáticos compreendem a representação de fenômenos reais através de
equações baseadas em teorias ou observações empíricas, que buscam predizer eventos passíveis
de ocorrer no sistema estudado. Na hidrologia, essas simulações são largamente usadas no
ambiente computacional e podem prever a resposta hidrológica de uma bacia hidrográfica
quanto às suas práticas de gerenciamento, permitindo um melhor entendimento das suas
influências (BROOKS, 2003). Dentre as vantagens da utilização dos modelos têm-se:
A economia relativa aos custos da não adoção da análise real que é mais dispendiosa;
Flexibilidade de análise devido a facilidade de alteração de variáveis e parâmetros
escolhidos;
O seu papel como ferramenta de aprendizado e concepção de novas idéias;
27
Nesse sentido, Canholi (2014) destaca que a combinação da modelagem na bacia
hidrográfica e na macrodrenagem urbana é uma ferramenta poderosa de avaliação de cenários
para o planejamento da drenagem urbana.
Tucci (2005) menciona ainda que a simulação de um fenômeno hidrológico é limitada
pela heterogeneidade das características físicas da bacia e dos processos envolvidos, fato que
ocasiona no desenvolvimento de uma ampla variedade de modelos que se diferem através dos
dados utilizados, da discretização, das prioridades na representação dos fenômenos e dos
objetivos destinados. O autor salienta que os modelos podem ser classificados da seguinte
maneira:
Conceitual e empírico: Quando os processos físicos são considerados na criação do
modelo, o mesmo é caracterizado como conceitual, enquanto que nos modelos
empíricos, os valores calculados são ajustados aos dados observados sem uma relação
com os processos físicos;
Modelos com ausência ou presença de memória: Enquanto que nos modelos com
memória zero, a entrada influencia o sistema apenas no tempo que ela ocorre, em
modelos com memória infinita, a simulação depende de todo o passado de entrada de
dados;
Contínuo ou discretos: Essas diferenças são relativas à variável tempo, contínuo quando
o processo é contínuo no tempo e discreto quando as alterações são representadas em
intervalos;
Concentrado ou distribuído: São concentrados quando não consideram a variabilidade
espacial, e distribuídos quando as variáveis usadas dependendo tempo e/ou do espaço;
Estocástico ou determinístico: Recebe a primeira denominação quando a probabilidade
influencia o resultado, e pode ser caracterizado como determinístico quando esse
conceito é ignorado.
Tucci (2005) salienta que uma das principais aplicações dos modelos hidrológicos é o
estudo dos efeitos da modificação do uso do solo, problema complexo, onde formulações
28
empíricas auxiliam na representação de processos devido as sérias limitações causadas pela
heterogeneidade da bacia hidrográfica.
Entretanto, há uma carência de um banco de dados fluviométricos para estudos
hidrológicos com ênfase na drenagem urbana, o que exige a utilização de modelos matemáticos
do tipo chuva/vazão para a elaboração de hidrogramas de projeto (CANHOLI, 2014). As séries
de precipitação em geral cobrem um horizonte histórico maior que as fluviométricas e são a
base para a estimativa do deflúvio (TUCCI, 2005). A intensidade máxima de precipitação é um
dos parâmetros mais comumente utilizados no dimensionamento de canais. As curvas de
Intensidade-Duração-Frequência, ou curvas IDF, por exemplo, se baseiam no registro histórico
das lâminas de precipitação e suas durações, relacionados estatisticamente ainda com o período
de retorno de um evento chuvoso, segundo o risco de segurança aceito no projeto, representado
pelo Período de Retorno.
Para Canholi (2014) a utilização de processos indiretos ou modelos sintéticos para a
determinação de hidrogramas de projeto é essencial vide esse cenário comum de escassez de
dados fluviométricos ou até mesmo as dificuldades na sua determinação. Esses métodos
necessitam da determinação do excesso de precipitação e da forma do hidrograma requerido.
Nesse contexto, o método racional do SCS (1986), utilizado determinação da
precipitação excedente, vem sendo largamente utilizado pois necessita de poucos parâmetros
que estão inter-relacionados com as características físicas da bacia. O método originou-se
através da análise de mais de 3 mil tipos de solos e coberturas de vegetação e plantações, onde
foram verificadas relações empíricas correlacionando a capacidade de armazenamento da bacia
a um índice denominado número de curva ou CN, que depende dessas características (SCS,
1986). A eq. (2) mostra a relação comentada.
𝑺𝑫 =𝟐𝟓𝟒𝟎𝟎
𝑪𝑵− 𝟐𝟓𝟒 (2)
Onde:
𝑆𝐷= Armazenamento Máximo (mm);
CN = Número de curva;
29
De acordo com Tucci (2005), a equação original em unidades inglesas adequa o valor
de CN numa faixa de 1 a 100, retratando nos valores mais baixos condições permeáveis e solo
com grande taxa de infiltração até valores mais próximos do limite superior da faixa
representando uma cobertura completamente impermeável e solos com baixa infiltração. A
precipitação excedente para cada intervalo discreto de tempo pode ser então calculada ainda
através da eq. (3) (SCS, 1986).
𝑹 =(𝑷−𝑰𝑨)𝟐
(𝑷−𝑰𝑨)+𝑺𝑫 (3)
Onde:
𝑅 = Precipitação excedente (mm);
𝑃 = Precipitação (mm);
𝐼𝐴 = Abstração inicial (mm);
𝑆𝐷 = Armazenamento máximo (mm);
Ressalta-se que o modelo de chuva/vazão é complementado pela elaboração do
hidrograma em si. O método de Santa Bárbara, por exemplo, considera que a área de captação
da bacia é totalmente influenciada pelo sistema de drenagem e as perdas da precipitação são
desprezadas (CANHOLI, 2014). Segundo Canholi (2014), o método combina as vazões das
áreas permeáveis e impermeáveis para desenvolver um hidrograma instantâneo das vazões que
excedem, sofrendo ainda atenuação igual ao tempo de concentração da bacia. O cálculo se
procede para cada ordenada do hidrograma como mostra a eq. (4).
𝑰 = [𝒊. 𝒅 + 𝒊𝒆. (𝟏, 𝟎 − 𝒅)]. 𝑨𝒅 (4)
Onde:
𝐼 = ordenada do hidrograma instantâneo;
𝑖 = precipitação;
𝑑 = parcela de área impermeável;
30
𝑖𝑒 = precipitação excedente da área permeável;
𝐴𝑑 = área total de drenagem;
Já o hidrograma propriamente dito pode ser determinado através das eq. (5) e eq. (6),
onde j e j-1 indicam intervalos sucessivos de tempo.
𝑸𝒋 = 𝑸𝒋−𝟏 + 𝑲𝒓(𝑰𝒋−𝟏 + 𝑰𝒋. 𝟐𝑸𝒋−𝟏) (5)
Onde:
𝑄 = Deflúvio (m³/s);
𝑲𝒓𝒋=
𝜟𝒕
𝟐𝒕𝒄+𝜟𝒕 (6)
Onde:
𝑡𝑐 = Tempo de concentração (min);
Canholi (2014) define entre outros aspectos, a disponibilidade de modelos e
configurações como indispensável na escolha de um software de simulação hidráulica e
hidrológica. O autor explica que quanto maior o número de modelos disponíveis no software,
maior a sua capacidade de se ajustar às situações de projetos.
Além disso, Brooks et al. (2003) citam que a simulação dos efeitos hidrológicos de
aumento e diminuição de escoamento superficial e dos picos de cheia são instrumentos
essenciais de uso dos gestores de bacias hidrográficas e deve apresentar principalmente exatidão
de predição, simplicidade relativa ao número de parâmetros envolvidos, consistência na
estimativa de parâmetros e sensitividade dos resultados às mudanças desses parâmetros.
Nesse contexto, desde a década de 90, o software brasileiro ABC criado inicialmente
para fins acadêmicos, vem ganhando espaço como uma ferramenta profissional de resolução de
problemas de drenagem urbana na macrodrenagem, principalmente por ser um Sistema de
Suporte a Decisões simples, gratuito, inteligente e de fácil interface. Segundo Gouveia (2009),
31
os Sistemas de Suporte a Decisão compreendem um conjunto de tecnologias computacionais
que permitem o cruzamento de informações e assim trazem maior capacidade de análise para
os gestores.
A versão ABC6 permite a análise do comportamento de Ondas de Cheias geradas por
tormentas de projeto em Bacias Complexas, cuja entrada de dados segue um formato de rede
de fluxo composta de nós – que representam pontos de início, final, confluência de bacias ou
reservatórios,e arcos, que podem ser bacias hidrográficas e trechos de canais naturais e
artificiais (PORTO et. al, 1999). Os autores e desenvolvedores do software ainda mencionam
que as opções disponíveis no programa para o dimensionamento de vazões de pico são baseados
em métodos sintéticos, um perfil geralmente de pequenas bacias urbanas, uma vantagem de
grande importância, pois não se exige tantas informações de entrada.
Tucci (2009) destaca que essa ferramenta é vantajosa sobre o método racional pois pode
ser utilizada sem restrições para bacias com área de drenagem superior a 100 ha, considerando
ainda a diversidade na distribuição de chuvas e de ocupação do solo.
Como input, o software requer apenas características físicas da bacia hidrográfica, dados
de uso do solo, informações de canais, dentre outros, para assim elaborar os hidrogramas dos
trechos apontados, com precipitação, escoamento superficial e o andamento da Onda de cheia.
O fenômeno de andamento de cheia depende de dois conceitos essenciais no estudo do
escoamento de canais, reservatórios e bacias: a translação e o armazenamento. Para Porto
(1995b), o primeiro é o movimento da água sobre os canais de forma paralela ao fundo,
enquanto o segundo considera o movimento na direção perpendicular ao fundo do canal,
representando parcela da lâmina excedente que fica retida na área de drenagem e que sofre
retardamento no caminho para a seção de controle.
O amortecimento ou propagação da onda, derivado desses dois conceitos, se refere
basicamente ao movimento da sua crista para jusante, com diminuição progressiva da sua altura
conforme a onda se espalha no corpo d’água. A Figura 5 mostra a atenuação de uma onda de
cheia em trechos de um rio.
32
Figura 5 - Atenuação de uma onda de cheia propagada num curso d’água.
Fonte: CANHOLI (2014)
O armazenamento é dominante em reservatórios, pouco considerável em canais, com
exceção de grandes várzeas de inundação, e importante em bacias de captação, com ressalva
para bacias urbanas, devido a diminuição relativa da infiltração no balanço hidrológico
(PORTO, 1995b). O método do hidrograma de Santa Bárbara considera por exemplo o efeito
do armazenamento, representado através da Figura 6 sob a forma de um reservatório
(WANIELISTA et al., 1997 apud SILVEIRA, 2010 p. 100-102).
33
Figura 6 - Armazenamento e sua representação como um reservatório.
Fonte: Autor
Esse efeito pode ser comparado ao reservatório linear imaginário mostrado, onde é
suposta uma função linear entre a vazão e o volume como mostra a eq. (7).
𝑽 = 𝒌. 𝑸 (7)
Onde:
𝑉 = volume (m³)
𝑘 = constante.
Q = vazão (m³/s)
Num certo intervalo de tempo pequeno e considerando alteração desprezível de volume,
é possível resolver equação diferencial ordinária gerada e determinar sua constante, onde é
definida ainda a hipótese de que k pode ser o tempo de concentração, e assim a constante pode
ser representada como mostra a eq. (8).
𝑪 = 𝜟𝒕
(𝟐.𝒕𝒄+𝜟𝒕) (8)
Onde:
34
𝐶 = Constante;
𝛥𝑡 = Intervalo de tempo (min);
𝑡𝑐 = Tempo de concentração (min);
A constante C é denominada usualmente de coeficiente de retardo (kr) e representa
justamente o atenuamento da onda de cheia.
No método admite-se que a área impermeável da bacia é diretamente conectada ao
sistema de drenagem, o que facilita a determinação da vazão de pico, já que áreas urbanas
apresentam características heterogêneas no que tange ao uso do solo.
Assim como a modelagem hidrológica, os Sistemas de Informação Geográfica (SIGs),
também apresentam uma importância muito grande como ferramenta no Gerenciamento de
Recursos Hídricos e até nos próprios softwares de modelagem. Tucci (2007) menciona que esse
instrumento surgiu com a intenção de processar e gerar informação espacial e temporal de
mapas, elaborados a partir de levantamento de campo, fotointerpretação, imagens de
sensoriamento remoto, dentre outros recursos.
É importante salientar que o ABC6 ainda não apresenta uma integração direta com SIGs,
porém segundo Canholi (2014) os SIGs já vem sendo utilizado em outros softwares por
exemplo como uma ferramenta de inserção automática de dados de entrada ou como uma forma
de apresentação de resultados das simulações hidrológicas em uma base cartográfica
georreferenciada. Tanto a modelagem hidrológica quanto o uso de SIGs são indispensáveis na
gestão das águas urbanas, sendo o alicerce dos projetos estruturais onde são aplicados.
2.5 SOLUÇÕES ESTRUTURAIS PARA INUNDAÇÕES URBANAS
Canholi (2014) infere que a drenagem urbana é fundamentalmente uma questão de
alocação de espaços, já que a adoção de medidas estruturais para a drenagem local como a
ampliação de canais à nível local poderia resolver o problema na área, porém iria transferi-lo
para a jusante. Walesh (1989) apud CANHOLI (2014, p. 31) propôs os conceitos de
“canalização” e “reservação”. Enquanto no conceito de canalização são usadas técnicas
convencionais de solução como implantação de galerias, canais concretados, retificação de
35
traçados, visando a concentração e o direcionamento rápido dos escoamentos, na “reservação”
pretende-se favorecer a contenção, retardamento dos escoamentos e infiltração da precipitação.
A Figura 7 esquematiza as possíveis soluções adotadas seguindo os conceitos mencionados e
as suas consequências na redução dos picos de deflúvio.
Figura 7 - Comparação entre os conceitos de canalização e reservação e seus efeitos no runoff
urbano.
Fonte: BRAGA (1994) apud CANHOLI (2014)
Enquanto o aumento da impermeabilização e a implantação de obras triviais de micro e
macrodrenagem, que envolvem canalização, promovem picos de cheia no hidrograma, a
utilização conjunta de técnicas que envolvem o conceito de reservação pode garantir a redução
de picos de cheia no meio urbano.
36
Tucci (2007) divide as medidas estruturais de gestão de inundações à nível de bacia em
dois tipos: extensivas, que atuam na bacia como um todo procurando principalmente lidar com
a relação precipitação x vazão, principalmente através de reposição da cobertura vegetal na
bacia, controle da erosão do solo e a recuperação de mata ciliar e do seu efeito buffer em
inundações; e intensivas que ainda são subdivididas de acordo com as suas funções:
Acelerar o escoamento: construção de diques e polders, aumento da condutância em
rios e aumento da declividade;
Amortecer e retardar o escoamento: reservatórios e bacias de amortecimento;
Desviar o escoamento: canais de desvios.
Canholi (2014) cita dois tipos de técnicas que se baseiam no conceito de reservação, e
assemelham-se as medidas intensivas do tipo “amortecimento e retardamento de escoamento”
propostas por Tucci (2007): contenção na fonte e contenção a jusante.
Os dispositivos de contenção na fonte em geral são implantados próximos à geração do
escoamento e ocupam pequenas áreas, causando efeitos positivos na drenagem quando
utilizados em larga escala, porém muitas vezes não apresentam efetividade no controle de
cheias na bacia como um todo. Segundo USEPA (2008) essas técnicas são complementares,
porém vem sendo introduzidas na gestão da drenagem urbana de forma progressiva pois adotam
os preceitos das conhecidas LID, termo que se refere a Técnicas de Urbanização de Baixo
Impacto e das SUDS, que são Sistemas de Drenagem Urbana Sustentável.
Em contrapartida, as unidades de contenção a jusante conseguem controlar maiores
volumes de deflúvio e assim se mostram mais eficazes como formas de intervenção na área
urbana. Essas obras também apresentam como benefício o controle de qualidade de águas
pluviais, pois conseguem reduzir concentrações de diversos parâmetros como fósforo,
pesticidas, metais pesados e bactérias apenas através do processo físico de decantação no
próprio reservatório (RAASCH, 1982 apud CANHOLI, 2014, p. 70).
Esses reservatórios podem ser de detenção, quando secam durante o período de estiagem
e funcionam para reter água pluvial apenas do evento de chuva; ou de retenção, onde a lâmina
d’água é permanente e o volume se altera quando ocorrem cheias. As lagoas de retenção
possuem maior capacidade de tratamento de poluentes pois os sedimentos são acumulados no
fundo, sendo dificilmente carreados durante as tormentas, o que pode ocorrer nos reservatórios
37
de detenção (USEPA, 2008). Entretanto, segundo os autores, nos dois tipos de reservatório, a
vegetação é um agente removedor importante de poluentes, promovendo crescimento de
microorganismos e a filtração. Esses tipos de reservatórios podem ser classificados como Best
Management Practices (BMPs), nos Estados Unidos, ou Sustainable Urban Drainage Systems
(SUDS), que são basicamente técnicas ou dispositivos desenvolvidos para garantir qualidade,
quantidade e amenidade/biodiversidade de maneira sustentável (USA, 2010). O Quadro 2
mostra os principais benefícios de algumas dessas técnicas para conter quantitativamente e
qualitativamente o escoamento superficial, com destaque para as bacias de detenção e retenção.
Quadro 2 - Processos de tratamento primários, secundários e adicionais garantidos por
BMPs.
BMP
Processos Hidrológicos Processos de Tratamento
Pico Volume Físico Químico Biológico
Ate
nuaç
ão d
a
Vaz
ão
Infi
ltra
ção
ET
Sed
imen
taçã
o
Fil
traç
ão
Fil
traç
ão
gro
ssei
ra
Adso
rção
/
Abso
rção
Ass
imil
ação
bio
lógic
a
Bacias de
detenção P A A P N/A S S A
Bacias de
retenção P A P P NA NA P S
Alagadiços
(wetlands) P A P P S S P P
Pavimentos
permeáveis P P NA S P NA NA NA
* ET= Evapotranspiração; P = Primário; S = Secundário; A = Adicional; NA = Não aplicável.
Fonte: USA (2010)
Nesse contexto, programas de monitoramento podem ser utilizados no controle da
qualidade desse tipo de estrutura, na manutenção da sua eficiência e no controle da poluição
ambiental. A sua frequência é condicionada pelos seus objetivos, e assim, em bacias pequenas
e médias, o monitoramento em tempo real entra como uma ferramenta de grande importância
devido a ocorrência de eventos de cheias e mudança repentina das suas condições hidrológicas
(RIGHETTO et al., 2009).
38
USA (2002) menciona que o monitoramento do runoff urbano é um grande desafio pois
as concentrações dos poluentes e a variabilidade espacial e temporal das precipitações variam
irregularmente.
No Brasil esses reservatórios ainda são soluções adotadas por poucas cidades cujos
objetivos se limitam apenas ao controle de enchentes e recreação/paisagismo, enquanto países
desenvolvidos já as utilizam como forma de atenuar a poluição das águas pluviais e assegurar
a qualidade das águas urbanas.
Porto (1995a) cita a relação custo/benefício aceitável, a viabilidade de manutenção a
longo prazo e a associação com usos múltiplos - áreas de recreação, parques, e recursos
paisagísticos – como objetivos paralelos de reservatórios de detenção e retenção, viabilizando
ainda mais a sua empregabilidade no controle de enchentes.
39
3 METODOLOGIA
A metodologia do trabalho foi subdividida nos seguintes subtópicos: Área de estudo,
Levantamento de dados, Determinação de cenários de urbanização e delimitação das áreas de
contribuição, Levantamento de dados em campo, ABC 6 e elaboração dos hidrogramas, Pré-
dimensionamento de volume de detenção na microbacia e Programa de monitoramento dos
reservatórios.
3.1 ÁREA DE ESTUDO
O município de Aracaju, com uma população de 571.149 habitantes em 2010, envolve
uma área de 181,86 km², sendo limitado pelas coordenadas geográficas de 10º55’56’’ de
latitude Sul e 37º04’23’’ de longitude Oeste (IBGE, 2011).
O clima local pode ser classificado como megatérmico subúmido úmido, apresentando
regime pluviométrico caracterizado por um período seco de primavera-verão e chuvoso de
outono-inverno (ARAÚJO, 2006). A Figura 8 sintetiza em um gráfico, os dados de precipitação
mensais médias.
Figura 8 - Gráfico de precipitação mensal média elaborado a partir da série de dados de 1910
a 2015 do posto pluviométrico 83096 em Aracaju-SE.
Fonte: Autor
0
50
100
150
200
250
300
jan fev mar abr maio jun jul ago set out nov dez
Pre
cip
itaç
ão t
ota
l (m
m)
40
Araújo (2006) destaca ainda que a temperatura média de Aracaju se encontra entre 25 e
26ºC e está relacionada a altos índices médios de umidade relativa do ar, devido à proximidade
com grandes superfícies de evaporação como o Oceano Atlântico e os rios Sergipe e Vaza
Barris.
O munícipio está inserido na bacia sedimentar de Sergipe que avança sobre a plataforma
continental, sendo que a sua porção Norte é influenciada principalmente pela Formação
Barreiras, Terraços marinhos pleistocênicos e por Terraços marinhos holocênicos. Segundo
Araújo (2006), os solos dessas unidades apresentam as seguintes características:
Formação Barreiras: constituído por sedimentos terrígenos como cascalhos, areias finas
e grossas e níveis de argila;
Terraços Marinhos: apresentam areias litorâneas bem selecionadas;
No que tange ao relevo, duas unidades geomorfológicas são predominantes no
munícipio: a Planície Costeira e os tabuleiros costeiros. Enquanto a primeira constitui uma
superfície relativamente plana, baixa e localizada entre os domínios oceânico e continental, a
segunda, localizada mais na porção Norte do munícipio, caracteriza-se por apresentar morros e
colinas com formas mais arredondadas (ARAÚJO, 2006).
Em 2013, o órgão responsável pela drenagem pluvial da cidade de Aracaju, a EMURB,
elaborou um mapeamento de pontos críticos de alagamentos na cidade (EMURB, 2013) como
mostra o “Anexo A”. Foram identificadas 53 áreas vulneráveis ao acúmulo de águas pluviais
durante eventos de precipitação intensos ou vulneráveis a desmoronamentos de encostas.
Dentre elas, uma zona destaca-se notadamente em relação às demais devido a extensão da área
afetada. Essa zona, localizada na região central de Aracaju, corresponde à Avenida Airton
Teles, onde há um canal de águas pluviais, que direciona suas águas para o Rio Sergipe.
Segundo o órgão, a rede de drenagem existente em toda a extensão da Avenida Dr. Airton Teles
e no seu entorno, entre as Avenidas Coelho e Campos e Dr. Carlos Firpo, é insuficiente e
necessita de um estudo com redirecionamento do canal.
Vale ressaltar que a microbacia está inserida na bacia hidrográfica do rio Sergipe. A
Erro! Fonte de referência não encontrada. se refere ainda ao trecho canalizado da Avenida
Dr. Airton Teles, e, a Figura 10 mostra o exutório localizado metros após o seu cruzamento
com a Avenida Simeão Sobral.
41
Figura 9 - Canal da Avenida Dr. Airton Teles
Fonte: Autor
Figura 10 - Região de localização do exutório da microbacia urbana em estudo
Fonte: Autor
Dessa forma a área de estudo contempla a microbacia hidrográfica urbana cujo volume
de água precipitado é direcionado para o atual canal da Avenida Dr. Airton Teles, destacado na
Figura 11, onde haviam riachos, extintos pelo desenvolvimento urbano de Aracaju.
42
Figura 11 - Porção Norte da cidade de Aracaju onde está localizada a Avenida Dr. Airton Teles
FONTE: Autor
43
3.2 LEVANTAMENTO DE DADOS
O estudo consistiu inicialmente numa pesquisa bibliográfica acerca da drenagem de
águas pluviais na cidade de Aracaju, onde foram coletadas informações espaciais dos canais de
macrodrenagem existentes na cidade de Aracaju. Essas informações foram disponibilizadas
principalmente pela EMURB, órgão responsável pela implantação e recuperação da rede de
drenagem da cidade. Através de consulta ao órgão, proveu-se ainda de um levantamento das
condições dos pavimentos da cidade realizado em 2014 (SERGIPE, 2013).
Foram consultados ainda dados secundários da Prefeitura Municipal de Aracaju, da
SEDEC e do IBGE. Como fonte de dados espaciais auxiliar, utilizou-se o Atlas de Recursos
Hídricos de Sergipe do ano de 2012, onde foram aproveitadas principalmente informações
pedológicas e das bacias hidrográficas do estado de Sergipe.
Também foram utilizados dados espaciais de plataformas e bancos de dados online
como o BDMEP e o domínio TOPODATA, este último onde foi baixado um Modelo Digital
de Elevação (MDE) do município de Aracaju.
Os modelos do TOPODATA são dados processados de produtos originais da NASA,
que sofreram correções e refinamento, principalmente quanto ao nível de detalhamento das
células espaciais, com 30 m de resolução espacial (MARQUES et al., 2011). Segundo os
autores, o produto do TOPODATA quando comparado com outros 2 MDEs, identifica com
mais precisão os segmentos da drenagem de uma bacia hidrográfica. O Quadro 3 mostra as
características da imagem de radar adquirida.
Quadro 3 - Características do MDE utilizado para extração das curvas altimétricas.
Origem da Imagem Imagem SRTM processada (Projeto TOPODATA)
Datum de origem WGS84
Identificação da Folha 10S375ZN
Resolução Espacial da imagem 30 m
Fonte: INPE (2016)
44
Como forma de auxiliar a análise temporal e espacial dos dados hidrológicos e criar um
banco de dados cartográficos, foi essencial trabalhar os dados em ambiente SIG. Nesse sentido,
foi utilizado o software gratuito QuantumGIS versão 2.16.2.
3.3 DETERMINAÇÃO DE CENÁRIOS DE URBANIZAÇÃO E DELIMITAÇÃO DAS
ÁREAS DE CONTRIBUIÇÃO
Lavagnoli (2014) avaliou o impacto da evolução urbanística em uma bacia hidrográfica
no município de São Gabriel da Palha - ES considerando cenários antigos, atual e futuro de
urbanização. No presente estudo também foram escolhidos 3 cenários temporais distintos. O
Quadro 4, logo abaixo, resume as informações de cada um deles.
Quadro 4 - Descrição dos cenários de urbanização da microbacia
Cenário Descrição
Pré-urbanização (C1) Situação no passado com mínimo grau de
interferência antrópica
Região urbanizada (C2)
Período anterior ao início da implantação
da pavimentação asfáltica e dos canais de
macrodrenagem do centro de Aracaju
(Início da década de 70)
Região intensamente urbanizada (C3) Condições atuais
Fonte: Autor
O cenário C1 compreendeu a região com pouca ocupação urbana, cobertura original do
solo, vegetação nativa e riachos na sua maioria ainda não canalizados num momento temporal
entre a virada dos séculos XIX e XX.
O início da pavimentação asfáltica nas ruas do centro de Aracaju, observado em imagens
históricas da prefeitura municipal da cidade entre os anos de 1972 e 1973 determinaram a
escolha do cenário C2 no início da década de 70 (ARACAJU ,197? apud SOUSA, 2016). Além
disso, foi na década de 70 que os primeiros canais começaram a ser implantados na região, a
exemplo dos canais da Avenida Dr. Airton Teles e da avenida Gentil Tavares, construídos na
45
gestão do prefeito Cleovansóstenes Pereira de Aguiar, entre 1971 e 1975, segundo informações
levantadas no órgão. Já o cenário C3 representa o panorama atual de ocupação urbana em
Aracaju.
Para delimitar a bacia de drenagem natural (Cenário C1) dos canais da Avenida Dr.
Airton Teles, foi utilizado o conjunto de ferramentas TAUDEM (Terrain Analysis Using
Digital Elevation Models) acopladas ao SIG utilizado, e uma camada de curvas isoípsas geradas
através do MDE. A ferramenta TAUDEM, utilizada por Carvalho (2007) na delimitação de
sub-bacias do alto curso do rio Preto, se baseia no uso das direções de fluxo da drenagem
permitindo demarcar a área de contribuição da microbacia hidrográfica e das suas sub-bacias.
O processo foi realizado de forma semi-automática, sendo importante ressaltar que
manualmente realizou-se a determinação da localização do exultório da bacia e correções na
área delimitada com auxílio das curvas de nível.
A delimitação elaborada para a microbacia urbana foi cruzada com os dados espaciais
de macrodrenagem com o intuito de verificar possíveis mudanças no escoamento em subáreas
da região. Dessa forma, foram realizadas novas subdivisões e correções nos padrões de
drenagem para os cenários de pré e pós-urbanização, levando em consideração também o
período em que os canais pluviais foram construídos.
3.4 LEVANTAMENTO DE DADOS EM CAMPO
Foram realizadas visitas à campo no intuito de caracterizar e determinar as dimensões
reais das seções dos canais devido à escassez de informações nos órgãos públicos consultados.
Também houve consulta à população local quanto aos aspectos urbanísticos da região nas
décadas de 70 e 80, principalmente quanto ao tipo de pavimento utilizado nas vias e a existência
dos elementos de macrodrenagem na década de 70, período relativo ao cenário C2.
46
3.5 ABC 6 E ELABORAÇÃO DOS HIDROGRAMAS
Os hidrogramas da bacia e de cada subbacia em todos os 3 cenários distintos foram
construídos através do software ABC6 que emprega modelos conhecidos de precipitação/vazão.
As redes de fluxo construídas através do programa seguiram o esqueleto de drenagem das
subbacias delimitadas após as correções para cenário, onde os nós representaram o início e fim
de cada subbacia, e o último nó representou o exutório da microbacia referente à drenagem da
Avenida Dr. Airton Teles.
3.5.1 Intervalo de discretização dos dados
Diaz e Tucci (1987) apud Tucci (2003) p. 197 obtiveram tempos de pico entre 10 e 60
min para bacias urbanas brasileiras entre 2,51 e 10 km² em Porto Alegre. Para o SCS (1986), o
tempo de pico equivale a 0,6 do tempo de concentração, assim a faixa de tempo de concentração
dessas bacias variou entre 17 e 100 min. O software sugere que o tempo de discretização deve
representar 1/10 do tempo de concentração calculado. Admitiu-se assim uma discretização
entre 5 e 10 min, baseando-se em um décimo dos valores médios e máximo de tempo de
concentração estimados para as bacias urbanas da cidade de Porto Alegre.
3.5.2 Período de retorno da precipitação
Segundo Tucci e Bertoni (2003) apud Tucci (2005, p. 54), o período de retorno está
relacionado com os sistemas urbanos avaliados, como pode ser visto no
47
Quadro 5.
48
Quadro 5 - Período de retorno utilizados para sistemas urbanos.
Sistema Característica Intervalo (anos) Valor frequente
(anos)
Microdrenagem
Residencial 2-5 2
Comercial 2-5 5
Áreas de prédios
públicos
2-5 5
Aeroporto 5-10 5
Áreas comerciais e
Avenidas
5-10 10
Macrodrenagem 10-25 10
Zoneamento de
áreas ribeirinhas
5-100 100*
Fonte: TUCCI E BERTONI (2003) apud TUCCI (2005, p.54)
Admitiu-se o valor do período de retorno igual a 10 anos, que se encontra dentro da
faixa estipulada pelo autor.
3.5.3 Área total, impermeável e diretamento conectada
A área de cada subbacia hidrográfica foi determinada através do banco de dados
georreferenciados no SIG. Para determinar o percentual de área impermeável e da área
diretamente conectada ao sistema de drenagem urbano foram realizadas diferentes
considerações para cada cenário.
Relatos geográficos e urbanísticos encontrados em Porto (1991, 2011) auxiliaram na
estimativa desses parâmetros para o Cenário C1, já que não há nenhum tipo de informação
espacial detalhada e georreferenciada sobre o uso do solo no período em questão.
Já para os cenários C2 e C3 foi realizada a classificação visual respectivamente a partir
de uma ortofoto aérea de 1970 disponível no “Anexo A” (SERGIPE, s. d.) e de uma imagem
de satélite de 2015, visualizada no “Anexo B” (GOOGLE EARTH, 2016). As duas imagens
foram previamente georreferenciadas com base no Google Earth e trabalhadas em ambiente
SIG.
Devido às limitações do método utilizado, associados principalmente com a resolução
espacial das imagens e a técnica utilizada para tipificar as feições - método visual - a
49
classificação dos polígonos levou em conta apenas 3 tipos de feições para o uso do solo urbano:
Área impermeável, Vegetação e Solo exposto. REIS et al. (2011) utilizou a mesma tipologia de
classificação no seu estudo, decompondo ainda a feição “área impermeável” em: área privada
e área pública. Vale ressaltar que as feições foram reconhecidas através da cor e da textura dos
elementos espaciais.
Com o levantamento das vias realizado pela EMURB em 2013, foi possível introduzir
a subfeição “vias” na classificação dos cenários C2 e C3 através de operações vetoriais no
ambiente SIG. Foi utilizada a ferramenta buffer com um raio de 3,5 m nas vias mapeadas em
forma de linha pelos dados do levantamento, para representar toda a área desse atributo no mapa
de uso de solo. Vale ressaltar que no Cenário C2, muitas vias ainda não tinham sido
implantadas, necessitando-se assim de uma etapa de correção do mapeamento.
No Quadro 6 verifica-se amostras e os elementos considerados em cada uma das
tipologias escolhidas de uso do solo para os cenários C2 e C3.
Quadro 6 - Feições e suas considerações no processo de classificação visual da imagem aérea
para o cenário C2 e da imagem de satélite para o cenário C3.
Feição Considerações Amostra C2 Amostra C3
Vegetação
Áreas cobertas por
vegetação rasteira
ou vegetação mais
densa
Solo exposto Áreas cobertas com
solo ou gramíneas
Área
Impermeável
(AI)
Prédios, canais,
calçadas, telhados,
praças, vias, entre
outros elementos
urbanos
Fonte: Autor
50
3.5.4 Tempo de concentração
O cálculo dessa variável foi realizado através do método cinemático devido à
heterogeneidade do escoamento no ambiente urbano que se dá sobre diferentes meios. Tucci
(2005) recomenda a utilização do método cinemático, pois ele trabalha com parâmetros que
representam os aspectos físiográficos da bacia. A eq. (9) mostra o cálculo para o tempo de
concentração, considerando os trechos de vertentes ou escoamento em superfície e também os
trechos canalizados.
𝒕𝒄 = 𝒕𝒔 + 𝒕𝒒 (9)
Onde:
𝑡𝑐 = tempo de concentração;
𝑡𝑠 = tempo de escoamento em superfície (h);
𝑡𝑞 = tempo de escoamento em canais rasos ou canalizações (h);
Os trechos foram divididos de acordo com a subbacia, as características do escoamento
e os aspectos do canal. Considerou-se no cálculo do tempo de concentração da bacia os n trechos
de escoamento canalizados ou não canalizados, conforme a eq. (10).
𝒕𝒄 = ∑ 𝒕𝒄𝒏 (10)
Onde:
𝑡𝑐 = tempo de concentração da bacia;
𝑡𝑐𝑛 = tempo de concentração por trecho.
A rota de trechos com maior tempo de concentração representou toda a área de
contribuição de cada subbacia no cálculo do tempo de concentração total. Cada parcela do
51
tempo de concentração pôde ser obtida através da simples relação cinemática expressa na eq.
(11).
𝒕𝒄 =𝑳
𝟔𝟎.𝒗 (11)
Onde:
𝐿 = comprimento do talvegue ou trecho canalizado (m);
𝑡𝑐 = tempo de concentração do trecho (min);
𝑣 = velocidade do escoamento (m/s).
Vale ressaltar, que para todos os canais do cenário de pré-urbanização (C1) e do cenário
C2, adotou-se o valor médio de velocidade baseado nas faixas do Quadro 7, que variam segundo
a declividade do terreno e o tipo de escoamento ou uso do solo.
Quadro 7 - Velocidades médias de escoamento superficial numa bacia hidrográfica.
Tipo de
escoamento
Declividade do Terreno (%)
0 – 3 4 – 7 8 – 11 12 – 15
Escoamento não canalizado
Bosques e
Florestas
0 – 0,5 0,5 – 0,8 0,8 – 1,0 > 1,0
Pastos 0 – 0,8 0,8 – 1,0 1,0 – 1,3 > 1,3
Terrenos
cultivados
0 – 0,9 0,9 – 1,4 1,4 – 1,7 > 1,7
Terrenos
urbanizados
0 – 2,6 2,6 – 4,1 4,1 – 5,2 > 5,2
Escoamento em canal
Canal natural
mal definido
0 – 0,6 0,6 – 1,2 1,2 – 2,1 > 2,1
Canal bem
definido
Utilizar equações de regime uniforme
Fonte: CHOW et al. (1988)
Como também foi explícito na tabela acima, a velocidade nos trechos em canais com
seções bem definidas nos cenários C2 e C3 deve ser determinada através da equação de
Manning, eq. (12), que considera um regime uniforme.
52
𝒗 =𝟏
𝒏. 𝑹𝒉
𝟐/𝟑. √𝑺 (12)
Onde:
𝑣 = velocidade (m/s)
𝑛 = coeficiente de rugosidade de Manning (s/m1/3);
𝑅ℎ= raio hidráulico (m);
𝑆 = declividade média (m/m).
O Quadro 8 expõe valores da constante n para os tipos de canais mais frequentes para
as condições urbanas brasileiras.
Quadro 8 - Faixas de valores do coeficiente de Manning para escoamento em canais mais
comuns no Brasil
Tipo de canal n de Manning
mínimo médio máximo
Condutos parcialmente cheios
Concreto
Galeria reta e livre de detritos 0,010 0,011 0,013
Galeria com curvas, conexões e poucos
detritos
0,011 0,013 0,014
Tubo de concreto com poços de visita,
juntas, etc
0,013 0,015 0,017
Canais a céu aberto
Concreto
Acabamento liso 0,013 0,015 0,016
Sem acabamento 0,014 0,017 0,020
Acabado (margens) com cascalho (fundo) 0,015 0,017 0,020
Pedra argamassada
Pedras argamassadas nas margens e fundo
em concreto acabado
0,017 0,020 0,024
Pedras argamassadas nas margens e fundo
em cascalho
0,020 0,023 0,026
Fonte: CANHOLI (2014)
53
Nos trechos de vertente e escoamento mal definido, utilizou-se da sua simplificação,
mostrada na eq. (13), onde k representa uma constante que depende do meio onde ocorre o
escoamento.
𝒗 = 𝒌. √𝑺 (13)
Onde:
𝑘 = constante que depende do uso da terra (m/s);
𝑆 = declividade média (m/m).
Em relação aos cenários de pós-urbanização (C2 e C3), os trechos de escoamento mal
definidos compreenderam o traçado das próprias vias urbanas, representando as canaletas e
sarjetas, devido a falta de dados de microdrenagem. Nesse sentido, foram cruzados dados
planialtimétricos das vias urbanas de Aracaju com imagens de satélite e o mapa ipsométrico
gerado para determinar o direcionamento dos escoamentos em todas as subbacias e assim o
comprimento das vertentes urbanas.
McCuen (1998) apud Thomaz (2011) apresenta valores para os coeficientes de Manning
(k) para alguns tipos de uso do solo ou regime de escoamento no Quadro 9.
Quadro 9 - Valores para o coeficiente k segundo o tipo de uso do solo
Uso do solo/regime de escoamento Valor de k
Floresta
Com vegetação rasteira densa 0,22
Com pouca vegetação rasteira 0,41
Com bastante vegetação rasteira 0,77
Agricultura
Pastagens 0,41
Sedimentos aluvionais 3,12
Área pavimentada com escoamento superficial (opção A) 6,31
Área pavimentada com escoamento superficial (opção B) 6,20
Canaleta pavimentada 14,09
Fonte: MCCUEN (1998) apud THOMAZ (2011)
54
A eq. (14) mostra o cálculo realizado para determinação do raio hidráulico, essencial
para o cálculo da velocidade no conduto aberto.
𝑹𝒉 =𝑨𝒎
𝑷𝒎 (14)
Onde:
𝑅ℎ = raio hidráulico (m);
𝐴𝑚 = área molhada da seção do canal (m²);
𝑃𝑚 = perímetro molhado (m);
Para o cálculo do raio hidráulico o nível da água no conduto aberto foi considerado no
seu patamar mais alto, para simular condições mais pessimistas. A declividade média dos
trechos de canal e das vias foram calculados genericamente através da eq. (15).
𝑺 =𝜟𝑯
𝑳 (15)
Onde:
𝑆 = declividade média (m/m);
𝛥𝐻 = desnível do trecho (m);
𝐿 = comprimento do talvegue ou trecho canalizado (m);
As cotas dos pontos iniciais e finais dos trechos em questão foram obtidos através do
mapa ipsométrico gerado. Já as cotas dos canais foram extraídas do mapa altimétrico de Aracaju
que contém pontos cotados no fundo dos canais. Nos trechos sem informação de cotas, foram
utilizadas declividades médias do trecho total.
Vale ressaltar que não foi considerada a intrusão de água salgada proveniente do estuário
do rio Sergipe, apesar da influência da maré nas cotas mais baixas do canal da Avenida Airton
Teles.
55
3.5.5 Curvas IDF
O software apresenta um banco de dados com curvas de intensidade-duração-frequência
para diversas cidades brasileiras. Foi adotada a curva IDF da cidade de Aracaju proposto por
AGRIAMBI (2012).
3.5.6 Duração da chuva
Segundo Zahed Filho e Marcellini (1995), os valores de chuva crítica adotados para
bacias pequenas geralmente são iguais ao tempo de concentração da bacia. Entretanto,
Marcellini (1994) apud Zahed Filho e Marcellini (1995, p. 73) mostra que os gradientes de
vazão de pico e do volume do hidrograma superficial direto variam em função da duração da
chuva máxima de projeto.
A autora estudou essa variação numa bacia de 60 km² e 4 horas de tempo de
concentração, utilizando os métodos de Green-Ampt para a determinação da chuva efetiva, e
de Clark, para construção do hidrograma de projeto, e mostrou que para chuvas com duração
superior a 8 horas, as variações verificadas nas vazões de pico são inferiores as precisões
possíveis de serem obtidas em medições de vazões in situ. Desta forma, adotou-se um valor
intermediário de 6 horas de duração de chuva.
3.5.7 Precipitação efetiva
A chuva de projeto foi determinada através do método do SCS (1986) disponível no
software. O número de curva (CN), que representa a capacidade máxima de infiltração da bacia,
foi determinado de forma empírica através de tabelas disponíveis em função do uso e ocupação
do solo, do tipo de solo e das condições de umidade do solo. A heterogeneidade dessas variáveis
em cada subbacia exigiu o cálculo de um valor médio para o CN utilizando a ponderação das
56
áreas, segundo a eq. (16).
𝑪𝑵𝒎é𝒅𝒊𝒐 =∑ 𝑨𝒏∗𝑪𝑵𝒏
𝑨𝑻 (16)
Onde:
𝐴𝑛 = Subárea correspondente ao uso do solo n (km²);
𝐴𝑇 = Área total (km²);
𝐶𝑁𝑛 = Número de curva correspondente ao uso do solo n;
O Quadro 10 refere-se às características de diferentes tipos de solo selecionados e
agrupados pelo SCS para o cálculo do CN médio, principalmente em áreas permeáveis.
Quadro 10 - Tabela com os grupos de solo e suas características que influenciam na
determinação do CN.
Grupo Hidrológico do
Solo
Descrição do Solo Capacidade de Infiltração
(cm/h)
A Areias e cascalhos profundos (h> 1,5 m),
muito permeáveis, com alta taxa de
infiltração, mesmo quando saturados.
Teor de argila até 10%.
1,20 – 0,80
B Solos arenosos com poucos finos, menos
profundos (h< 1,5 m) e permeáveis. Teor
de argila 10% - 20%.
0,80 – 0,40
C Solos pouco profundos com camadas
subsuperficiais que impedem o fluxo
descendente da água, ou solos com
porcentagem elevada de argila (20%-
30%)
0,40 – 0,15
D Solos compostos principalmente de
argilas (acima de 30%) ou solos com nível
freático elevado, ou solos com camadas
argilosas próximas a superfície, ou solos
rasos sobre camadas impermeáveis
0,15 – 0,00
Fonte: CANHOLI (2014)
A caracterização dos solos da região de estudo foi baseada em um levantamento
pedológico realizado por Jacomine et al. (1975), na qual foi observado o mapa disponível no
57
atlas de recursos hídricos de Sergipe (2012), baseado nos resultados dos próprios autores, e
foram selecionados perfis de solo do mesmo tipo, formação geológica semelhante e com a
localização mais próxima da área de estudo. Para classificar os solos segundo o SCS (1986)
foram comparadas as características dos grupamentos de solo da tabela com a composição
granulométrica, os teores de argila, e a profundidades das camadas de cada horizonte para os
perfis de solo selecionados, que podem ser visualizados no “Anexo D”.
Foram identificados apenas 2 tipos de solo na região de estudo delimitada: o Podzol
(Espodossolo) e o Podzólico Vermelho Amarelo (Argissolo).
Devido ao alto teor de argila na sua composição granulométrica (> 30 %) em todos os
horizontes distintos e a característica de moderado a imperfeitamente drenado, destacado pelos
autores, o solo classificado como Podzólico Vermelho Amarelo (Perfil 1) foi inserido na
categoria D, segundo a classificação do SCS (1986).
Já o Podzol (Perfil 2), por apresentar fração de argila inferior a 10% nos 150 cm mais
rasos, foi classificado como tipo A, ou seja, um solo com alta taxa de infiltração.
Apesar da presença do solo tipo D na microbacia, foi considerado somente o solo do
tipo A na determinação do CN médio de toda a região da microbacia, devido a sua contribuição
relativa maior na área total. Essa consideração promoveu a simplificação dos cálculos de
ponderação, visto que também há heterogeneidade no uso do solo em cada subbacia.
SCS (1986) e Tucci (2005) propõem ainda o
58
Quadro 11 e a Quadro 12 com valores de CN para diferentes tipos de uso do solo,
respectivamente para áreas urbanas e áreas rurais.
59
Quadro 11 - Estimativa dos valores de CN para áreas urbanas (Condição II de umidade).
Tipo de solo/Ocupação e condição
hidrológica
Área
impermeável
(%)
Grupo Hidrológico
A B C D
Espaço aberto (parques, estacionamentos, jardins, etc)
Condições ruins (gramados < 50%) 68 79 86 89
Condições normais (gramados de 50% a 75%) 49 69 79 84
Condições excelentes (gramados > 75%) 39 61 74 80
Arruamentos e estradas
Estacionamentos pavimentados, telhados 98 98 98 98
Asfaltadas e com sistema de drenagem 98 98 98 98
Asfaltadas e sem sistema de drenagem 83 89 92 93
Cascalho, paralelepípedo 76 85 89 91
Terra 72 82 87 89
Distritos urbanos
Áreas comerciais 85 89 92 94 95
Áreas industriais 72 81 88 91 93
Distritos residenciais (em função da parte impermeável)
Área residencial Tipo 1 (< 500 m²) 65 77 85 90 92
Área residencial Tipo 2 (1000 m²) 38 61 75 83 87
Área residencial Tipo 3 (1300 m²) 25 54 70 80 85
Área residencial Tipo 4 (2000 m²) 20 51 68 79 84
Área residencial Tipo 5 (4000 m²) 12 45 65 77 82
Fonte: SCS (1986); TUCCI (2005)
Quadro 12 - Valores de CN para áreas rurais e naturais (Condição II de umidade)
Tipo de cobertura do solo Superfície Grupo Hidrológico
A B C D
Pastagens em curva de nível
Pobres 47 67 81 88
Normais 25 59 75 83
Boas 6 35 70 79
Campos permanentes
Normais 30 58 71 78
Esparsas, de baixa transpiração 45 66 77 83
Normais 36 60 73 79
Densas, de alta transpiração 25 55 70 77
Chácaras Normais 56 75 86 91
Estradas de Terra Ruim 72 82 87 89
De superfície dura 74 84 90 92
Florestas
Muito esparsa, baixa transpiração 56 75 86 91
Esparsas 46 68 78 84
Densas, alta transpiração 26 52 62 69
Normais 36 60 70 76
Fonte: TUCCI (2005)
60
Para o cenário C1, os valores referentes ao uso do solo foram totalmente estimados com
base nos relatos de Porto (1991; 2011). Segundo o autor, as ruas de Aracaju só começaram a
ser calçadas com paralelepípedos no ano de 1919, dessa forma, como a feição via não
influenciaria de maneira forte os valores de CN, para fins de cálculo, considerou-se
genericamente apenas as feições: superfícies impermeáveis, representando os lotes residenciais
de 1000 m² (CN = 61); e a feição superfície permeável, considerando condições originais de
vegetação nativa esparsa (CN = 46).
Considerou-se que as subbacias influenciadas pelo centro apresentavam área
impermeável relativa considerável, enquanto todas as outras subbacias ainda mantinham quase
que toda a superfície original. O Quadro 13 mostra os valores de área permeável e impermeável
considerados para o cenário.
Quadro 13 - Estimativas da área impermeável do Cenário C1
Subbacia Área Permeável (%) Área Impermeável (%)
C1_SB01 90 10
C1_SB02 90 10
C1_SB03 90 10
C1_SB04 90 10
C1_SB05 90 10
C1_SB06 90 10
C1_SB07 80 20
C1_SB08 50 50
Fonte: Autor
A determinação dos tipos de ocupação/uso do solo nos cenários C2 e C3 e suas
percentagens de contribuição foi realizada através da classificação visual da imagem aérea e de
satélite. Para a subfeição “lotes”, deteu-se ainda aos tipos de ocupação dos bairros que estão
inseridos nas subbacias através do levantamento proposto por Fonseca et al. (2011) , no “Anexo
E”, que mostra os percentuais por tipo de ocupação em todos os bairros de Aracaju. Esses dados
foram utilizados para o cenário atual C3. Em relação ao cenário C2, utilizou-se como zona
comercial/serviços apenas o bairro Centro, pois segundo Pinheiro e Santos (2012), foi apenas a
partir da década de 70, que a malha urbana de Aracaju foi ampliada e começaram a surgir
subcentros em outras localidades.
61
Com a diferenciação dos tipos de lotes na área de estudo foi possível assim fazer a
equivalência de todas as feições determinadas para os cenários C2 e C3 com os valores de CN
por feição, levando em conta o solo local tipo A, como mostra o Quadro 14.
Quadro 14 - Equivalência das feições dos cenários C2 e C3 segundo SCS (1986)
Uso do Solo determinado Equivalência de uso do solo com base nos dados de SCS (1986)
Valor de CN (Solo tipo A)
Vegetação Espaço aberto com condições
excelentes 39
Solo Exposto Espaço aberto com cond. Ruins 68
Área impermeável
Lote Residencial Área residencial Tipo 1 (lote < 500 m²) 77
Comercial/Serviços Área comercial 85
Vias
Asfalto Área impermeável – Ruas
pavimentadas com sistema de drenagem
98
Paralelo Área impermeável - Paralelepípedo 76
Piçarra Área impermeável - Terra 72
Fonte: Autor
Dessa forma, utilizou-se o método da ponderação para calcular o CN médio de cada
subbacia para os 3 cenários.
A condição de umidade do solo também influencia no número de curva final e dessa
forma SCS (1986) propõe os seguintes tipos de pré-condições para o solo, como mostra o
Quadro 15.
Quadro 15 - Condições de umidade do solo no método SCS
Condição do Solo Situação do Solo Chuva ocorrida nos 5
dias anteriores à de
projeto (mm)
I Solo seco 0 – 35
II Condições médias do
solo
35 – 52,5
III Solo saturado. > 52,5
Fonte: SCS (1986)
Para mudança de Beskow et al. (2009) perceberam em seu estudo que a condição de
umidade III no método do SCS (1986) superestima os valores de escoamento superficial, dessa
62
forma não foram aplicadas conversões dos valores de CN baseados nas pré-condições de
umidade.
3.5.8 Hidrogramas
Os hidrogramas referentes a todos os trechos entre as subbacias foram construídos
através do método de Santa Bárbara disponível no ABC 6. As vazões e os tempos de pico
destacados nos hidrogramas gerados, do início e fim do trecho da avenida Dr. Airton Teles
foram assim comparados nos 3 cenários.
3.6 PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE VOLUME DE DETENÇÃO NA MICROBACIA
Utilizou-se o método da perda da reservação natural descrito em CANHOLI (2014) para
dimensionamento do reservatório de detenção. Segundo o método, admite-se que o volume do
reservatório de amortecimento é no mínimo igual ao volume perdido de reservação devido a
urbanização. A eq. (17) mostra a idéia do método.
𝑽𝑺
𝑽𝒂= 𝟏 −
𝑸𝒃
𝑸𝒂 (17)
Onde:
𝑉𝑆 = Volume de reservação (m³);
𝑉𝑎 = Volume de escoamento no cenário de pós-urbanização;
𝑄𝑏 = Vazão de pré-urbanização;
𝑄𝑎 = Vazão de pós-urbanização;
63
O valor de 𝑉𝑎 foi estipulado com base na área do hidrograma de cheia do período de
pós-urbanização, pelo método de diferenças finitas, utilizando o somatório das vazões e o
intervalo de discretização utilizado no hidrograma.
3.7 PROGRAMA DE MONITORAMENTO DOS RESERVATÓRIOS
Os reservatórios de detenção também foram pensados no intuito de controlar a
qualidade da água pluvial que escoa das superfícies urbanas. Segundo USA (2002), o
estabelecimento de um programa de monitoramento de BMPs não é simples e deve levar em
consideração diversos critérios. No estudo, considerou-se a montagem de um programa
simplificado de monitoramento da qualidade da água pluvial no reservatório. Foram
considerados apenas: o objetivo principal, a especificação dos pontos de amostragem, os
parâmetros considerados no monitoramento e a periodicidade das coletas realizadas. Devido à
ausência de dados qualitativos do runoff urbano na cidade de Aracaju, as considerações foram
baseadas em dados da literatura.
64
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 ALTERAÇÕES NA ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO DA MICROBACIA
A delimitação semi-automática na Bacia de captação da Av. Dr. Airton Teles foi
realizada para 3 cenários diferentes, sendo o cenário C1 a área na sua maioria ainda coberta por
vegetação natural, o cenário C2 contemplando a área na década de 70 com a mancha urbana em
evolução, e, o cenário C3 de pós-urbanização intensa. Foram observadas mudanças
significativas no padrão de drenagem da microbacia na escala temporal representada, gerando
consequentemente alterações no porte da área de contribuição em cada um deles. A Tabela 1
mostra a área total e das subbacias em todos os cenários analisados.
Tabela 1 - Área da BCAT
CENÁRIO C1 CENÁRIO C2 CENÁRIO C3
Subbacia Área (km²) Subbacia Área (km²) Subbacia Área (km²)
C1_SB01 0,56 C2_SB01 3,11 C3_SB01 0,50
C1_SB02 0,49 C2_SB02 0,30 C3_SB02 0,66
C1_SB03 0,71 C2_SB03 0,11 C3_SB03 0,26
C1_SB04 0,11 C2_SB04 0,79 C3_SB04 0,13
C1_SB05 0,30 C2_SB05 0,71 C3_SB05 0,99
C1_SB06 0,58 TOTAL 5,02 C3_SB06 1,25
C1_SB07 0,37 C3_SB07 0,71
C1_SB08 0,83 TOTAL 4,50
TOTAL 3,95
Fonte: Autor
Enquanto no cenário C1 a delimitação gerou 8 subbacias, no cenário C3, a bacia de
captação da Av. Dr. Airton Teles (BCAT) foi subdividida em 7 subáreas. Vale ressaltar que no
cenário C1, as subbacias C1_SB07 e C1_SB08 representavam uma só unidade, porém foram
segmentadas no intuito de comparar as mudanças no escoamento superficial entre os trechos
inicial e final da avenida Dr. Airton Teles. O “apêndice A” mostra o mapa com a delimitação
original da bacia e as curvas de nível da área.
A Figura 12, a Figura 13 e a Figura 14 mostram a delimitação da BCAT respectivamente
nos cenários C1, C2 e C3, incluindo também a divisão em subbacias.
65
Figura 12 - Delimitação da BCAT considerando o cenário C1 com sobreposição em imagem de satélite recente
Fonte: Autor
66
Figura 13 - Delimitação da Área de drenagem da Av. Dr. Airton Teles para o Cenário C2
Fonte: Autor
67
Figura 14 - Delimitação da Área de drenagem da Av. Dr. Airton Teles para o Cenário 3
Fonte: Autor
68
Entre os períodos do cenário C1 e do cenário C2, houve um acréscimo absoluto de mais
de 1 km² na área de captação da bacia urbana, enquanto percebeu-se uma diminuição de 0,5
km² da BCAT nos últimos 45 anos, que corresponderam ao período de transição entre o C2 e o
C3. Essas alterações são efeitos do processo de implantação da rede de drenagem pluvial,
considerada no processo de divisão das subbacias.
A drenagem superficial da microbacia que antes se desenvolvia através de antigos
córregos, hoje extintos, foi sendo moldada pelos elementos urbanos e hoje se dá exclusivamente
pelos sistemas de micro e macrodrenagem existente. No cenário atual, 5 grandes canais de
macrodrenagem direcionam suas águas até o exutório da microbacia.
O mapa da Figura 15 mostra a dinâmica da BCAT durante os períodos C1 e C3. O canal
da Petrobrás, em destaque no canto inferior esquerdo do mapa, desviou parte da drenagem da
microbacia para uma área de influência de remanescentes de manguezais próximo ao rio Poxim,
fora da BCAT. Por outro lado, o canal Comandante Miranda, construído na Avenida Visconde
de Maracaju - porção Norte da microbacia - agregou parte da drenagem de outra microbacia à
BCAT, aumentando substancialmente a área de influência da drenagem da Avenida Dr. Airton
Teles, mesmo com a desincorporação da área ao sudoeste.
A localização dos exutórios da BCAT também foi influenciada pela modificação do
padrão original de drenagem. Foi observado um deslocamento de aproximadamente 100 m
entre os pontos finais de convergência do escoamento superficial da BCAT dos cenários C1 e
C3.
As águas dessa outra microbacia ao norte que antes se encontravam com as águas do
atual canal da Av. Airton Teles apenas no seu exutório, passaram a ser incorporadas logo no
início da Avenida, onde há encontro dos canais da avenida Gentil Tavares, Comandante
Miranda e Airton Teles. Essa mudança pode ter promovido aumento do escoamento superficial
no trecho da Avenida Dr. Airton Teles, e será discutido nos itens seguintes.
Também é possível notar no mapa a retilineidade dos trechos canalizados do C3 frente
aos cursos d’água ainda com meandros no C1.
69
Figura 15 - Mapa mostrando a dinâmica da Bacia de contribuição da Av. Airton Teles (BCAT) entre os períodos dos Cenários C1 e C3
Fonte: Autor
70
No “Apêndice B” podem ser visualizadas ainda as redes de fluxo construídas
segundo as divisões de bacia dos 3 cenários analisados. Em todos eles, a Avenida Dr.
Airton Teles está localizada em destaque na última subbacia, antes do exutório.
4.2 ALTERAÇÕES NO USO DO SOLO E ESTIMATIVA DO CN
As alterações no uso do solo da região de estudo foram relacionadas com o
parâmetro CN, que depende de características como o tipo de solo e o uso do solo. O
“Apêndice C” mostra o mapa de solos da bacia de contribuição da Avenida Dr. Airton
Teles.
A definição do uso do solo na microbacia foi importante para o cálculo do
parâmetro CN. O uso do solo do cenário C1 foi totalmente estimado através de relatos
históricos da região, em contrapartida, para os cenários C2 e C3 foi possível obter
informações mais precisas devido ao uso de informação aéreas. O “Apêndice D” mostra
as considerações realizadas na estimativa da área de lotes residenciais e comerciais por
subbacia para os cenários C2 e C3.
A Figura 16 exibe um gráfico com as classes de uso do solo e suas porcentagens.
Figura 16 - Dinâmica do uso do solo entre os cenários C2 e C3.
Fonte: Autor
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Per
cen
uta
l de
cob
ertu
ra (
%)
Cenário C2 Cenário C3
71
Considerando o período comparado, observa-se que houve redução da área
permeável na bacia (solo exposto e vegetação) e aumento da área correspondente à lotes
urbanos e vias, principalmente pavimentadas. Essa tendência urbana acarretou numa série
de impactos ambientais à região, principalmente no ponto de vista hidrológico, como será
mostrado através da comparação entre parâmetros hidrológicos. A Figura 17 e a Figura
18 mostram respectivamente os mapas de uso do solo elaborados para os cenários C2 e
C3 da BCAT.
72
Figura 17 - Mapa de uso do solo da BCAT para o Cenário C2 sobre uma imagem aérea de 1970
Fonte: Autor
73
Figura 18 – Mapa de uso do solo da BCAT para o Cenário C3 sobre uma imagem de satélite atual
Fonte: Autor
74
Os valores de CN para cada subbacia foram calculados segundo o uso do solo e
podem ser visualizados no “Apêndice E”. A Tabela 2, resume os resultados encontrados
para o parâmetro em toda a BCAT para os 3 cenários.
Tabela 2 - Valores médios de CN calculados para as subbacias da BCAT nos Cenários
C1, C2 e C3
CENÁRIO C1 CENÁRIO C2 CENÁRIO C3
Subbacia CNm Área(%) Subbacia CNm Área(
%) Subbacia CNm Área(%)
C1_SB01 48 14,18 C2_SB01 72 61,91 C3_SB01 84 11,11
C1_SB02 48 12,41 C2_SB02 68 5,99 C3_SB02 79 14,67
C1_SB03 48 17,97 C2_SB03 71 2,27 C3_SB03 81 5,78
C1_SB04 48 2,78 C2_SB04 71 15,76 C3_SB04 81 2,89
C1_SB05 48 7,59 C2_SB05 77 14,07 C3_SB05 80 22,00
C1_SB06 48 14,68 Média 72,00 100 C3_SB06 78 27,78
C1_SB07 49 9,37 C3_SB07 81 15,78
C1_SB08 54 21,01 Média 80,00 100
Média 49,35 100
Fonte: Autor
No cenário C1, a faixa de valores de CN variou entre 48 e 54 (média = 49,35),
onde o maior valor encontrado (CN = 54) correspondeu ao da bacia C1_SB08, localizada
nos arredores do centro comercial de Aracaju, em que na época era uma das únicas regiões
ocupadas da cidade segundo Porto (1991), devido à proximidade com o centro portuário
que fomentou o desenvolvimento da cidade.
A situação foi similar no cenário C2, com a região da subbacia C2_SB05, inserida
nos arredores do centro, apresentando o maior valor de número de escoamento (CN = 77),
possivelmente devido a sua ocupação ter ocorrido mais cedo, comparando-se com as outra
subbacias na época considerada. Em contrapartida, todos os valores do coeficiente para o
cenário C2 foram superiores aos do Cenário C1 e variaram entre 68 e 77, com valor médio
de 72.
Para o cenário C3, a bacia próxima ao exutório (C3_SB07), apresentou valor de
CN um pouco superior ao observado no cenário C2 (CN = 77 e 81), porém em todas as
75
outras subbacias houve aumento considerável do número de escoamento, chegando ao
mesmo patamar da C3_SB07, sendo que o valor médio calculado foi de 80.
Vale ressaltar que a utilização maciça de asfalto como pavimento depois da década
de 70, fez o percentual dessa classe atingir pouco mais de 12% de toda a área da bacia no
cenário atual. Ruas pavimentadas e que possuem sistema de drenagem, apresentam CN
de 98, ou seja, uma superfície quase impermeável, fator este que pode ter alavancado os
valores de CN médio no cenário de urbanização intensa.
Huffner (2013), estudando a bacia do Arroio Dilúvio na Região Metropolitana de
Porto Alegre e comparando a evolução da urbanização entre 1972 e 2012, percebeu um
aumento de 21 para 38,25% da classe em toda a bacia. Com uma área total de captação
3,39 km², os valores de CN calculados pela autora para as suas subbacias variaram entre
60 e 73, no cenário pré-urbanização, e, 61,2 e 78,2 no cenário pós-urbanização.
Os valores de Huffner (2013) para o cenário atual foram inferiores aos valores
encontrados para a bacia da Av. Dr. Airton Teles, possivelmente devido a cobertura do
solo da bacia do Arroio Dilúvio apresentar ainda considerável área de vegetação e campo,
classes que apresentam CN baixos. Entretanto, o solo da região da bacia estudada pela
autora, apresentava solo tipo B, o que pode ter contribuído para valores absolutos médios
de CN para uma parcela de área urbana não tão considerável.
Em relação aos hietogramas de precipitação efetiva, a variação nos valores do
número de escoamento influenciou de forma intensa nos gráficos construídos. Nos
hietogramas disponibilizados no “Apêndice F”, é possível notar uma diminuição
gradativa da parcela de precipitação que infiltra no solo se comparado no tempo. No
cenário C1, a parcela verde que representa a parte da chuva que infiltra é superior à parte
vermelha que consiste na parcela que se transforma em runoff em praticamente todas as
subbacias. Nos cenários de urbanização, a parcela que infiltra é claramente menor,
chegando a ficar quase que inexistente em todas as subbacias do cenário C3.
76
4.3 DETERMINAÇÃO DOS TEMPOS DE CONCENTRAÇÃO
As características dos canais de drenagem, utilizadas para o cálculo do tempo de
concentração no cenário C3 podem ser visualizadas no “Apêndice G”, enquanto os
cálculos propriamente ditos do tempo de concentração estão expostos no “Apêndice H”
A Figura 19, ilustra a diferença entre os tempos de concentração total calculados
para a microbacia nos 3 cenários considerados.
Figura 19 – Tempos de concentração para cada cenário
Fonte: Autor
Através da análise do gráfico, percebe-se que houve uma queda progressiva no
tempo de concentração da bacia. Notou-se uma redução de 146 para 98 minutos no tempo
de concentração entre o período do C1 e o período do cenário C2, aproximadamente 33
% em termos relativos. Comparando os cenários de urbanização e de urbanização intensa,
o tempo de concentração diminuiu 19,1%, alcançado o valor de 79 minutos no cenário
C3.
Essa queda dos valores do tempo de concentração está ligada intimamente a
facilidade de escoamento da água em elementos urbanos, como canaletas e canais
retificados e revestidos, estruturas bastante comuns no cenário mais atual de urbanização
que promovem um aumento da velocidade da água. No cenário C1, os obstáculos
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
Pré-urbanização Urbanização Urbanizaçãointensa
Tem
po
de
con
cen
traç
ão (
min
)
77
proporcionados pela vegetação natural nas vertentes acabam retardando o tempo de
concentração da água na microbacia, situação semelhante ao cenário C2, onde o
escoamento em canais não revestidos apresenta velocidades inferiores quando comparado
com a situação atual dessas estruturas de macrodrenagem.
4.4 HIDROGRAMAS DE CHEIA
Os hietogramas de precipitação efetiva gerados pelo ABC 6 foram utilizados para
a construção dos hidrogramas de cheia no próprio software. Através do método de Santa
Bárbara foram elaborados hidrogramas para os “nós” compreendidos entre o início e o
final da atual Avenida Dr. Airton Teles. O “Apêndice I” mostra imagens da inserção dos
dados calculados e estimados no software ABC 6.
A Figura 20 e Figura 21 a ilustram o gráfico de deflúvio para os 3 cenários
ambientais no trecho inicial da Avenida, e para o seu trecho final, respectivamente.
Figura 20 - Evolução do hidrograma de cheia no trecho inicial da Av. Dr. Airton Teles
Fonte: Autor
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0:1
0
1:0
0
1:5
0
2:4
0
3:3
0
4:2
0
5:1
0
6:0
0
6:5
0
7:4
0
8:3
0
9:2
0
10
:10
11
:00
11
:50
12
:40
13
:30
14
:20
15
:10
16
:00
16
:50
Vaz
ão e
sco
ada
(m³/
s)
Tempo (hh:mm)
CENÁRIO C1
CENÁRIO C2
CENÁRIO C3
78
Figura 21 - Evolução do hidrograma de cheia num ponto próximo ao exutório da
BCAT
Fonte: Autor
Os tempos de pico de cheia e as vazões máximas correspondentes foram extraídos
dos hidrogramas e expostos na Tabela 3, logo em seguida.
Tabela 3 - Comparação entre as vazões de pico (Qp) e tempos de pico (tp) na Avenida
Dr. Airton Teles nos 3 cenários ambientais.
Cenário
Início da Avenida Exutório
QP
(m³/s)
tP (min) QP
(m³/s)
tP (min)
Pré-urbanização (C1) 10,3 250 13,1 200
Urbanização (C2) 63,3 200 66,6 240
Urbanização intensa
(C3)
81,8 190 88,3 200
Fonte: Autor
É possível notar um aumento considerável da vazão de pico no trecho inicial da
Avenida Dr. Airton Teles entre o período analisado. Para o cenário C2 a vazão de
urbanização representa 6,1 vezes a vazão de pré-urbanização, levando em conta o cenário
C1, enquanto que considerando o cenário atual, essa relação aumenta para quase 8 vezes.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0:1
0
1:0
0
1:5
0
2:4
0
3:3
0
4:2
0
5:1
0
6:0
0
6:5
0
7:4
0
8:3
0
9:2
0
10
:10
11
:00
11
:50
12
:40
13
:30
14
:20
15
:10
16
:00
16
:50
Vaz
ão e
sco
ada
(m³/
s)
Tempo (hh:mm)
CENÁRIO C1
CENÁRIO C2
CENÁRIO C3
79
A Tabela 4 relaciona as vazões e expõe também a variação relativa da área de contribuição
entre pares de cenários.
Tabela 4 - Incremento de área da BCAT e fator de aumento da vazão.
Trecho Cenário pré Cenário
pós
Q(pós)/Q(pré) Incremento de área
na bacia (%)
Início da
avenida
C1 C2 6,1 38,1
C1 C3 7,9 21,5
C2 C3 1,3 -12,1
Fim da
avenida
C1 C2 5,1 27
C1 C3 6,7 13,9
C2 C3 1,3 -10,3
Fonte: Autor
Analisando o trecho final da bacia, ou seja, incluindo toda a área da bacia no
cálculo, e o cenário de pré-urbanização como C2, percebe-se que o CN evoluiu de 72 para
80. Ocorreu uma redução de 10,3 % da área de contribuição da bacia, porém mesmo
assim, a vazão de pós-urbanização foi 30 % superior. Isso mostra que o fator
preponderante na potencialização das vazões foi a mudança do parâmetro CN, que está
conectado diretamente com a alteração do uso do solo na microbacia.
A Figura 22 mostra um episódio de alagamento comum na Avenida Dr. Airton
Teles, causado possivelmente pelo excesso de runoff gerado na BCAT.
Figura 22 - Alagamento registrado no canal da Av. Dr. Airton Teles na época chuvosa
Fonte: Imagem de internet
80
Huffner (2012), utilizando também um tempo de retorno de 10 anos na
determinação da vazão, encontrou um valor bem menor para essa relação em um ponto
de outra microbacia urbana, na ordem de 3,5. Essa diferença pode estar relacionada ao
incremento urbano menor que a bacia do arroio Dilúvio, estudada pela autora, sofreu na
sua mancha urbana entre os períodos estudados. Enquanto houve um aumento percentual
de apenas 17,25 % na área impermeável da bacia do arroio Dilúvio, a BCAT evoluiu sua
área urbana de 19,4 para 94,6 %.
Comparando ainda o fator de aumento de vazão calculados no presente estudo
com os valores definidos por Leopold (1968) apud Canholi (2014, p. 76), percebe-se que
eles ultrapassaram o limite superior de aproximadamente 7 definido pelo autor,
considerado limite máximo quando a 100% da área é impermeável e é totalmente servida
por rede de drenagem.
Esse aumento intenso no valor da vazão pode estar relacionado à transposição
de outra microbacia para a área da BCAT. A reestruturação da macrodrenagem urbana,
com a implantação de canais de macrodrenagem sem seguir o padrão de escoamento
natural, e assim aumentando a contribuição de runoff gerado, pode ter potencializado a
relação entre as vazões de pré e pós-urbanização do trecho da Avenida Dr. Airton Teles,
onde ocorre a integração entre as microbacias que foram conectadas pelos canais de
drenagem.
O tempo de pico dos hidrogramas de cheia também sofreu alterações
consideráveis, sendo que no trecho inicial da Avenida Airton Teles, houve diminuição do
tempo de pico de vazão considerando os diferentes cenários. No cenário de virada dos
séculos XIX e XX, o tempo de pico era de 250 minutos, já atualmente, o pico no
hidrograma de cheia ocorre 60 minutos mais cedo. A redução dos tempos de concentração
somada ao aumento de precipitação efetiva pode ter influenciado no adiantamento do pico
de vazão no trecho. Com a água escoando mais rápida em canais retificados, aspecto
característico no cenário C3, o tempo entre o início de uma precipitação e o ápice de um
evento de cheia é seguramente menor.
Por outro lado, no trecho final da avenida, o comportamento é diferente. O tempo
de pico estimado é o mesmo tanto no cenário C1 quanto no C3. Na verdade, no gráfico
da Figura 21 é possível perceber que a diferença entre as vazões ocorridas entre 190 e 290
81
minutos é de apenas 0,7 m³ o que torna difícil caracterizar um momento específico como
pico.
4.5 DIMENSIONAMENTO DO VOLUME DE DETENÇÃO
Para encontrar o volume de reservação necessário para conter o excedente de
precipitação, utilizou-se como parâmetro de pós-urbanização o cenário C3. Na Tabela 5,
foi calculado o volume de pré-dimensionamento, considerando como períodos de pré-
urbanização os cenários C1 e C2.
Tabela 5 - Pré-dimensionamento do volume de detenção
Cenário de pré-
urbanização
Qb
(m³/s)
Qa
(m³/s)
Qb / Qa Va
(m³)
Vs (m³)
C1 10,3 81,8 0,13 344367 301.005
C2 63,3 81,8 0,77 344367 77.883
Fonte: Autor
Percebe-se uma diferença grande nos volumes necessários para conter o runoff
excedente entre os cenários considerados. Seria necessário um volume de reservação de
aproximadamente 300.000 m³ para compensar as perdas de infiltração e o volume
excedente gerado pela transposição de uma microbacia vizinha.
Caso deseja-se reproduzir os valores de escoamento urbano do cenário C2, basta
implantar um reservatório ou reservatórios cujo volume somado apresente 78.000 m³.
Devido ao alto nível de ocupação da microbacia, com atualmente mais de 94 %
de áreas “impermeáveis”, sugere-se a construção de vários reservatórios off-line e
subterrâneos, pois poderiam ser implantados em parques, praças e lugares abertos sem
ocupar uma área que poderia ser utilizada para outro tipo de atividade. A Figura 23 e a
Figura 24 mostram um exemplo de reservatório construído sob uma quadra de esportes
na cidade de Porto Alegre. Ressalta-se que a integração do reservatório com áreas de lazer
facilitaria a aceitação da população para esse tipo de estrutura.
82
Figura 23 - Reservatório subterrâneo implantado em praça de Porto Alegre-RS
Fonte: Imagem de internet
Figura 24 - Quadra poliesportiva localizada sobre o reservatório de detenção
Fonte: Imagem de internet
Além disso, reservatórios off-line, que apresentam uma configuração em paralelo,
seriam mais adequados, pois não precisam ser construídos diretamente sobre a rede de
canais. Como os canais da região são limitados por grandes avenidas, bacias com
configuração off-line só necessitariam de uma conexão entre os canais e o reservatório.
Uma desvantagem de reservatórios subterrâneos seria o custo adicional com o
bombeamento da água pluvial para cotas mais elevadas.
Vale ressaltar ainda que a utilização de canais de drenagem para a disposição de
efluentes pode inviabilizar o controle quantitativo da vazão neste tipo de estrutura, pois o
83
volume dimensionado foi baseado apenas no excesso de vazão precipitada. Além disso,
por ser uma região baixa, com relação ao nível do mar, alguns canais da BCAT como o
próprio canal da Airton Teles sofrem influência da variação de maré. Esses dois fatores
levam a crer que o volume necessário para detenção de toda a vazão de entrada no
reservatório deva ser maior.
4.6 PROGRAMA DE MONITORAMENTO AMBIENTAL PARA
RESERVATÓRIOS DE DETENÇÃO
O principal objetivo do programa proposto foi garantir o controle da poluição
difusa do reservatório.
Inicialmente definiu-se que apenas 2 pontos de monitoramento seriam
considerados, e apenas o efluente líquido seria monitorado. O design do reservatório, que
deve conter entrada (vertedor) e saída (orifício) bem definidas e conectadas a rede de
drenagem, permitiram a determinação de apenas 1 ponto nas estruturas de entrada e saída
do reservatório.
Sabe-se que o runoff urbano apresenta características diferentes da poluição
pontual. A concentração dos poluentes no escoamento superficial urbano varia bastante e
de forma irregular pois depende de muitos fatores externos como a duração da
precipitação, a sua intensidade, o intervalo entre precipitações, o uso do solo na cidade,
dentre outros aspectos.
EPA (1983) apud USA (2002 p. 12) define os seguintes parâmetros como padrão
para análise do runoff urbano: Sólidos Suspensos Totais (SST), Demanda Bioquímica de
Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Cobre, Zinco, Chumbo,
Fósforo total, Fósforo solúvel, Nitrogênio Total, nitrito e nitrato. Para Strecker (1994)
apud USA (2002) esses parâmetros são típicos do ambiente das cidades e são encontrados
em concentrações com potencial de causar alterações ambientais; as suas técnicas de
análise são confiáveis, baratas e difundidas; e podem ter suas concentrações atenuadas
através de técnicas de tratamento viáveis, sendo assim passíveis de entrarem no programa
de monitoramento.
84
Tomando como base o ciclo do nitrogênio, as suas formas nitrito e nitrato indicam
possibilidade de descargas de efluentes mais antigas, enquanto o nitrogênio amoniacal é
presente de forma excessiva no esgoto bruto. Definiu-se que as formas Nitrogênio total,
amoniacal, nitrito e nitrato fossem analisadas nos 2 pontos.
Devido ainda a localização do reservatório no ambiente urbano, ou seja, no raio
urbano, pode-se incluir os parâmetros físicos cor e o odor no programa de monitoramento.
As variáveis oxigênio dissolvido, coliformes totais e fecais foram acrescentadas
ainda devido à presença de carga orgânica proveniente de ligações clandestinas na rede
de drenagem.
O pH e a Temperatura foram integrados no programa devido a sua associação
direta com a maioria dos parâmetros químicos e físicos de análise qualitativa,
principalmente no que diz respeito a sua influência na biodisponibilidade de parâmetros
inorgânicos nos compartimentos ambientais do próprio reservatório.
Sólidos Totais, Suspensos Totais e Sedimentáveis também foram incluídos no
programa devido à lixiviação de materiais sólidos através da rede de drenagem. Tucci
(2003), por exemplo, mostra através do Quadro 16 uma variação grande na quantidade
estimada de sedimentos em algumas cidades brasileiras.
Quadro 16 – Estimativas da quantidade de sedimentos depositados na drenagem urbana
em algumas cidades brasileiras.
Rio e Cidade Característica da fonte de
sedimentos
Volume
(m³/km².ano)
Rio Tietê em São Paulo Sedimentos dragados 393
Tributários do rio Tietê em
São Paulo Sedimentos de fundo 1400
Lago da Pampulha em
Belo Horizonte Sedimentos de 1957-1994 2436
Arroio Dilúvio em Porto
Alegre Sedimentos dragados 750
Fonte: NAKAE E BRIGHETTI (1993); LLORET RAMOS et al. (1993); OLIVEIRA E
BATISTA (1997); DEP (1993) apud TUCCI (2003)
Para estabelecer a frequência de amostras considerou-se a ocorrência de eventos
de precipitação, pois é nesse momento que é gerado o escoamento urbano. Devido a
85
variação de eventos de tormenta, a periodicidade do monitoramento foi definida como
irregular e dependente das características das tormentas para a maioria dos parâmetros. A
exceção foi considerada para os parâmetros temperatura, turbidez, cor, odor, OD, DBO,
DQO e coliformes totais e termotolerantes, pois há contribuição diária de esgotos
domésticos na rede de drenagem da BCAT como afirmam Santana et al. (2015), e assim
foram estabelecidas também uma rotina mensal para esses parâmetros.
Devido a facilidade de medição de vazão, o parâmetro foi indicado para ser
monitorado de maneira horária. Ressalva-se que a vazão durante períodos de estiagem
pode ser um indicador do volume de efluentes sanitários despejados na rede de drenagem
e dessa forma ajudar no combate às ligações clandestinas de esgoto.
Ainda nesse contexto, para USA (2002), deve-se considerar concentrações de
poluentes para o pior caso possível, assim na amostragem dos parâmetros com rotina
irregular, foi necessário selecionar tipos de eventos com maiores concentrações dos
poluentes e não um conjunto de tempestades representativas da região. Para os autores,
as tormentas selecionadas para amostragem devem apresentar volume maior que 0,1 in
(2,54 mm) e período seco antecedente superior a 24 horas.
Para USA (2002) não deve ser realizada a comparação entre valores de saída e
entrada de um reservatório de detenção durante um evento de tormenta, pois a
concentração de saída para determinado poluente pode não apresentar relação com o
runoff gerado a partir da precipitação. Para contornar o fato, optou-se por acrescentar um
intervalo entre o monitoramento da entrada e da saída igual ao tempo de detenção do
reservatório na amostragem entre a coleta do ponto de entrada e de saída da unidade.
O
Quadro 17 informa os aspectos de periodicidade e de amostragem propostos pelo
programa de monitoramento:
Quadro 17 - Aspectos gerais propostos para o monitoramento
Periodicidade
definida Horária, diária ou mensal
Irregular, e exclusiva
quando:
precipitação > 2,54 mm
período seco antecedente > 24 horas
Número de Pontos de
amostragem
Entrada (E) Coleta no tempo t
Saída (S) Coleta no tempo (t + tempo de
detenção do reservatório)
Fonte: Autor
86
É importante mencionar que dependendo dos recursos financeiros disponíveis
para as análises, pode-se fixar um limite mensal de eventos monitorados nas condições
de periodicidade irregular.
Com base nos aspectos gerais levantados para o monitoramento e nas indicações
de parâmetros, foi elaborado o
Quadro 18, que resume os parâmetros e sua periodicidade de monitoramento. A
marcação “x” na tabela refere-se aos pontos onde serão realizadas a análise para o
parâmetro indicado.
Quadro 18 - Parâmetros e sua frequência no programa de monitoramento do
reservatório de detenção
Tipo de parâmetro Parâmetro Periodicidade da amostragem E S
Físico
vazão Horária x x
turbidez Mensal e irregular x x
cor Mensal e irregular x x
odor Mensal e irregular x x
temperatura Mensal e irregular x x
Químico
pH Mensal e irregular x x
ST Mensal e irregular x x
SST Mensal e irregular x x
Sólidos sedimentáveis Mensal e irregular x x
OD Mensal e irregular x x
DBO Mensal e irregular x x
DQO Mensal e irregular x x
Fósforo total irregular x x
Fósforo solúvel irregular x x
Nitrogênio total Mensal e irregular x x
Nitrogênio amoniacal Mensal e irregular x x
Nitrito Mensal e irregular x x
Nitrato Mensal e irregular x x
cobre irregular x x
zinco irregular x x
chumbo irregular x x
Biológico Coliformes totais Mensal e irregular x x
Coliformes fecais Mensal e irregular x x
Fonte: Autor
Recomenda-se que a análise das amostras de água, levando em consideração que
o reservatório receberia somente contribuição pluvial, deve ser baseada na metodologia
87
descrita no manual Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater
(APHA, 1998) prezando a confiabilidade dos resultados.
Nesse sentido, é importante ainda que seja montado um banco de dados no intuito
de caracterizar o runoff urbano de Aracaju e assim, estruturar soluções adicionais de
tratamento visando atenuar a concentração dos poluentes provenientes do escoamento
urbano.
Ressalta-se que apesar da inclusão de parâmetros exclusivos para a análise de
efluentes sanitários, a coleta deste tipo de efluente deveria ser realizada separadamente
das águas pluviais, como já é realizado em países desenvolvidos.
88
5 CONCLUSÃO
A metodologia utilizada conseguiu mostrar de maneira eficaz a dinâmica dos
parâmetros característicos do escoamento urbano e sua influência com o aumento da
mancha urbana na região da Avenida Dr. Airton Teles.
Com a análise dos cenários ambientais definidos percebeu-se um acréscimo de
0,55 km² na área drenagem entre os cenários de pré-urbanização e urbanização intensa.
Esse fato foi relacionado com a implantação da rede de macrodrenagem, que foi
implementada sem levar em consideração os divisores topográficos da microbacia.
Essa alteração somada ao aumento da impermeabilização em toda a microbacia,
caracterizada pelo aumento progressivo dos valores médios do parâmetro CN – que
evoluíram de 49 para 80 – pode possivelmente ter potencializado as vazões de pico no
trecho da Avenida Dr. Airton Teles.
Foram observadas ainda vazões de pós-urbanização 8 vezes superiores às vazões
do período de pré-urbanização comparando os cenários C1 e C3. Apesar do valor ser
superior aos valores encontrados na literatura, a transposição e consequente aumento
relativo de 21,5% na área de contribuição da bacia podem ter contribuído para o aumento
dessa relação.
Foi verificado ainda que o fator “uso do solo” pesa mais na interferência das
vazões de pós-urbanização do que a mudança da área de contribuição, já que comparando
os cenários C2 e C3, percebeu-se uma diminuição da área da Bacia de Contribuição da
Av. Dr. Airton Teles, porém houve um aumento de 30 % na vazão de pós-urbanização.
Da mesma forma, a redução progressiva dos tempos de concentração nos cenários
ambientais foi o fator preponderante para o adiantamento dos tempos de pico dos
hidrogramas de cheia no trecho estudado. A Bacia de Contribuição da Av. Dr. Airton
Teles, com tempo de concentração de 146 minutos no cenário C1 apresentava pico de
cheia após 250 minutos, adiantado para 190 minutos no cenário atual de urbanização (C3)
quando o tempo de concentração da microbacia foi estimado em 79 minutos. A
substituição dos obstáculos naturais como a vegetação, e, a retificação do padrão de
drenagem podem ter contribuído para esse resultado.
No que tange ao controle da qualidade dos reservatórios, o seu monitoramento
apresentou como objetivo principal o controle da eficiência de atenuação da poluição
89
difusa drenada na microbacia. Os poluentes e padrões de exigência incluídos no programa
foram baseados principalmente em dados americanos de runoff e nas características da
rede de drenagem da região, que por possuir conexões sanitárias clandestinas, englobou
também parâmetros de análise de efluentes sanitários.
A periodicidade para cada parâmetro foi indicada como regular (mensal ou
horária) e/ou irregular, característica exclusiva para precipitações com características
definidas, considerando ainda um limite de análises realizadas com base nos recursos
disponíveis. Devido aos aspectos de configuração dos reservatórios propostos, indicou-
se apenas um ponto de amostragem na entrada e um ponto na saída, com ressalva no
intervalo entre as coletas que foi determinado com base no tempo de detenção da bacia.
Recomendou-se ainda a construção de um banco de dados das análises, visando controlar
a eficiência de remoção de poluentes no reservatório para garantir as exigências
ambientais da legislação pertinente.
Vale ressaltar que o volume de detenção dimensionado e o programa de
monitoramento proposto são ferramentas complementares para o controle quantitativo e
qualitativo da água pluvial no ambiente urbano. Em países desenvolvidos, essas soluções
já vêm sendo implantadas a alguns anos, entretanto, no Brasil, poucas cidades consideram
a inclusão desses tipos de alternativas no controle de enchentes, sendo ainda recente a
utilização deste tipo de estrutura na atenuação da poluição ambiental.
90
REFERÊNCIAS
ARAÚJO, Hélio Mário de. Elementos Componentes do Sistema Ambiental Físico de
Aracaju. In: ARAÚJO, H. M. et al. O Ambiente Urbano: Visões Geográficas de
Aracaju. 1º edição. São Cristóvão: Editora da UFS, 2006. p. 15-44.
BESKOW et al. 2009. Estimativa do escoamento superficial em uma bacia
hidrográfica com base em modelagem dinâmica e distribuída. Revista Brasileira de
Ciência do Solo, Viçosa, v. 33, n. 1, jan/fev 2009. Disponível em:<
http://www.scielo.br/pdf/rbcs/v33n1/18.pdf > Acesso em: 17 ago 2016
BRASIL. Ministério da Integração Nacional. Secretaria Nacional de Defesa Civil -
SEDEC. Banco de Dados e registros de desastres: sistema integrado de informações
sobre desastres – S2ID. 2016. Disponível em: <https://s2id.mi.gov.br/>. Acesso em: 18
ago 2016.
BRASIL. Lei n. 11.445, de 5 de Janeiro de 2007. Estabelece diretrizes nacionais para o
saneamento básico; altera as Leis nº 6.766, de 19 de dezembro de 1979, 8.036, de 11 de
maio de 1990, 8.666, de 21 de junho de 1993, 8.987, de 13 de fevereiro de 1995; revoga
a Lei nº 6.528, de 11 de maio de 1978; e dá outras providências. Disponível em:<
https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2007/lei/l11445.htm > Acesso
em: 25 jul 2016.
BRASIL. CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 430, de 13
de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes,
complementa e altera a Resolução nº 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional
do Meio Ambiente – CONAMA. Disponível em:<
http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=646 >. Acesso em: 11 ago
2016.
BRASIL. CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 357, de 17
de março de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes
ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de
lançamento de efluentes, e dá outras providências. Disponível em:<
http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705.pdf>. Acesso em: 11 ago 2016.
BRASIL. Lei nº 9.433, de 8 de Janeiro de 1997. Institui a Política Nacional de Recursos
Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta
o inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13
de março de 1990, que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de 1989. Disponível
em:< http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/L9433.htm >. Acesso em 10 ago 2016
91
BROOKS, K. N. et al. Hydrology and the Management of watersheds. 3 ed. Ames:
Iowa State Press, 2003.
CANHOLI, Aluisio Pardo. Drenagem urbana e controle de enchentes. 2 ed. São Paulo:
Oficina de Textos, 2014.
CARVALHO, Paulo Roberto de Sousa. Análise comparativa de métodos para
delimitação automática das sub-bacias do alto curso do rio Preto. 48 p. (Dissertação
de mestrado) Departamento de Geografia. Brasília, 2007. Disponível em: <
http://repositorio.unb.br/bitstream/10482/3522/1/2007_PauloRobertodeSousaCarvalho.p
df > Acesso em: 15 jul 2016
CHOW, V. T.; MAIDMENT, D.; MAYS, L. W. Applied Hydrology. New York:
McGraw Hill, 1988. Disponível em:<> Acesso em: 30 jul 2016
EMURB - EMPRESA MUNICIPAL DE OBRAS E URBANIZAÇÃO. Pontos de
Alagamentos_Atualização 11_2013. 2016
FONSECA, et al. Mapeamento Sócio-Ambiental como ferramenta para análise das
relações espaciais: Os bairros de Aracaju. Revista Geonordeste, Aracaju, n 1, 2011.
Disponível em: <http://www.seer.ufs.br/index.php/geonordeste/article/view/2429/2111>
Acesso em: 13 ago 2016
GIAU - Gestão Integrada das Águas Urbanas em Aracaju SE/Brasil. Relatório do
Diagnóstico Qualitativo Grupo Técnico GIAU. Aracaju, 2010. Disponível em:<
http://www.semarh.se.gov.br/modules/wfdownloads/visit.php?cid=1&lid=212 >. Acesso
em: 15 jul 2016
GOOGLE EARTH. Imagem de satélite de Aracaju. 2016.
GOUVEIA. Roberta Mâcedo Marques. Mineração de Dados em Data Warehouse para
Sistema de Abastecimento de Água. 2009. 147 f. Dissertação (Mestrado em
Informática), Universidade Federal da Paraíba. Disponível em:
<http://www.lenhs.ct.ufpb.br/html/downloads/serea/teses/teses/dissertacao_roberta.pdf>
Acesso em: 14 ago 2016.
GRIBBIN, John E. Introdução a hidráulica, hidrologia e gestão de águas pluviais. 4
ed. Tradução. São Paulo: Cengage Learning. 2014
HUFFNER, Anelise Nardi. Otimização para Controle de Alagamentos urbanos:
Aplicação na Bacia Hidrográfica da Vila Santa Isabel em Viamão, RS. 82 p.
92
(Dissertação de Mestrado) UFRGS, Porto Alegre, 2013. Disponível em: <
http://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/78975> Acesso em: 27 out 2016
IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Atlas de Saneamento Básico. Rio
de Janeiro: Diretoria de Geociências, 2011a. Disponível em:
<http://biblioteca.ibge.gov.br/biblioteca-catalogo?view=detalhes&id=253096>.
Acessoem: 4 ago 2016.
IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Sinopse do
censo demográfico: 2010. Rio de Janeiro: IBGE, 2011b. 256 p. Disponível em:
<http://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/livros/liv49230.pdf>. Acesso em: 10 ago
2016.
IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Instituto
Brasileiro de Geografia e Estatística. 2016. SIDRA – Sistema IBGE de Recuperação
Automática. Disponível em: < http://www.sidra.ibge.gov.br/>. Acesso em: 12 ago 2016.
INMET - INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA - INMET. Banco de Dados
Meteorológicos para Ensino e Pesquisa – BDMEP. 2016. Disponível em:
<http://www.inmet.gov.br/projetos/rede/pesquisa/>. Acesso: 5 ago 2016.
INPE - INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS. Banco de Dados
Geomorfométricos locais do Brasil. 2008. Disponível em:
<http://www.dsr.inpe.br/topodata/acesso.php>. Acesso em: 2 ago 2016.
JACOMINE, P. K. T. et al. Levantamento exploratório-reconhecimento de solos do
estado de Sergipe. Boletim Técnico 36, Recife: EMBRAPA – Centro de Pesquisas
Pedológicas/SUDENE – Divisão de Recursos Renovavéis, 1975. Disponível em:
<https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/handle/doc/331179> Acesso em: 12 out 2016.
LAVAGNOLI, Luana Moreira. Análise do impacto da evolução urbanística sobre o
sistema de drenagem urbana. 87 f. (Trabalho de Conclusão de Curso) – UFES. 2014,
Vitória. Disponível em:<
http://www.engenhariaambiental.ufes.br/sites/ambiental.ufes.br/files/field/anexo/analise
_do_impacto_da_evolucao_urbanistica_sobre_o_sistema_de_drenagem_urbana_luana_l
avagnoli_moreira.pdf> Acesso em:
LEOPOLD, Luna B. Hydrology for Urban Land Planning: a guidebook on the
hydrologic effects of urban land use. Washington, Geological Survey circular 554,
1968. 18 p. Disponível em:<http://pubs.usgs.gov/circ/1968/0554/report.pdf>. Acesso em:
20 ago 2016.
93
MACHADO, Anselmo Belém. O Plano Diretor de Aracaju e suas contradições: Uma
análise preliminar. Revista do Departamento de Geografia - USP, São Paulo, v. 24,
2012, p. 169-184. Disponível em:
<http://www.revistas.usp.br/rdg/article/view/52760/56615>. Acesso: 10 set 2016.
MARQUES, H. G. et al. Comparação entre os modelos de elevação SRTM,
TOPODATA e ASTER na delimitação automática de rede de drenagem e limite de
bacia hidrográfica. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto (SBSR), 15.,
2011, Curitiba. Anais (on-line) São José dos Campos: INPE, 2011. Disponível em:
<www.dsr.inpe.br/sbsr2011/files/p1263.pdf>. Acesso em: 10 ago 2016.
PEREIRA FILHO, A. J. et al. Impactos Antrópicos no clima da região metropolitana
de São Paulo. In: Boletim da Sociedade Brasileira de Meteorologia, Vol. 31, n 1, 2007,
p. 48-56. Disponível em:
<http://sbmet.org.br/portal/publisher/uploads/publicacoes/1_2007___Volume_31_No_1
.pdf#page=50>. Acesso em: 20 jul 2016> Acesso em: 15 jul 2016.
PINHEIRO, Rafaelle Camilla Santos; SANTOS, Cristiane Alcântara de Jesus. Evolução
urbana, cultura e turismo no Centro Urbano de Aracaju- SE. Revista Ponta de Lança,
São Cristóvão, , v. 6, p. 46-67, 2012. Disponível
em:<http://seer.ufs.br/index.php/pontadelanca/article/download/3327/2935>. Acesso
em: 23 out 2016
PORTO, Fernando. A Cidade do Aracaju 1855-1865: ensaio de evolução urbana. 2
ed. Aracaju: Governo de Sergipe/FUNDESC, 1991.
______. Alguns nomes antigos do Aracaju. 2º ed. Aracaju: Gráfica Editora, 2011.
PORTO, Mônica Ferreira do Amaral. Aspectos Qualitativos do Escoamento Superficial
Urbano. In: TUCCI, C. L. M.; PORTO, R. L. L.; BARROS, M. T. L. (Org.). Drenagem
Urbana. Porto Alegre: EDUFRGS/ABRH, reimpressão (2015), 1º edição, 1995a, p. 387-
428.
PORTO, Rubem La Laina. Escoamento Superficial Direto. In: TUCCI, C. L. M.; PORTO,
R. L. L.; BARROS, M. T. L. (Org.). Drenagem Urbana. Porto Alegre:
EDUFRGS/ABRH, reimpressão (2015), 1º edição, 1995b, p. 107-165.
PORTO, R. L. L. et al. ABC 6, um sistema de suporte a decisões para análise de cheias
em bacias complexas. In: Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 13, 1999, Belo
Horizonte. Anais (on-line) Belo Horizonte: ABRH, 1999. Disponível em:
<http://www.labsid.eng.br/software.aspx?id=8> Acesso em: 10 jul 2016.
94
PORTO, R. L. L. et al. Drenagem Urbana. In: TUCCI, C. E. M. (Organizador).
Hidrologia: Ciência e Aplicação. 4 ed. Porto Alegre: UFGRS Editora, 2009, p. 805-847.
PORTO ALEGRE. PREFEITURA DE PORTO ALEGRE. Detenção – As bacias que
ficam secas. S. d. Disponível em:<
http://www2.portoalegre.rs.gov.br/dep/default.php?p_secao=69> Acesso em: 10 nov
2016
REIS, Janete Teresinha; SILVEIRA, André Luiz Lopes; PEREIRA FILHO, Waterloo.
Estimativa entre Densidade Habitacional e Áreas Impermeáveis na Região Urbana
da Sub-bacia Hidrográfica do Arroio Cadena em Santa Maria, RS. Revista Ciência
e Natura, Santa Maria, v. 33, p. 145-160, 2011. Disponível em:<
http://periodicos.ufsm.br/cienciaenatura/article/viewFile/9983/6008>. Acesso em: 24 jul
2016
RIGHETTO, A. M.; MOREIRA, L. F. F.; SALES T. E. A. Manejo de Águas Pluviais
Urbanas. In: FINEP; CRHIDRO; PROSAB. (Org.). Manejo de Águas Pluviais
Urbanas. 1 ed. Rio de Janeiro: ABES, 2009, v. 1, p. 19-73. Disponível em: <
https://www.finep.gov.br/images/apoio-e-financiamento/historico-de-
programas/prosab/prosab5_tema_4.pdf > Acesso em: 13 out 2016
SANTANA, J. L. S. et al. Diagnóstico ambiental e gestão das águas urbanas no canal
Airton Teles, localizado em Aracaju no estado de Sergipe. Congresso Gestão da Água
e Monitoramento Ambiental, Aracaju, 2015. Anais (on-line). Aracaju. Disponível em:<
http://www.resag.org.br/congressoresag2015/anais/img/pdfs/ID_77.pdf> Acesso em: 14
jul 2016
SERGIPE. SECRETARIA DO ESTADO DE PLANEJAMENTO, ORÇAMENTO E
GESTÃO. Ortofotos de Aracaju – década de 70. S.d.
SILVEIRA, Gislaine Massuia da. Análise de sensibilidade de hidrogramas de projeto
aos parâmetros de sua definição indireta. 243 f. (Dissertação de mestrado) – Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo. 2010. Disponível em:<
http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3147/tde-17082010-
125920/publico/Dissertacao_Gislaine_Massuia_da_Silveira.pdf> Acesso em: 10 nov
2016
SCS. SOIL CONSERVATION SERVICE. Urban Hydrology for Small Watersheds.
Washington DC: U.S. Dept. Agr. Technical Release - 55, 2 ed., 1986. Disponível em: <
http://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/stelprdb1044171.pdf > Acesso
em: 10 ago 2016.
95
SOUSA, Eudo Robson. Asfaltamento da Rua Laranjeiras. Aracaju, 23 jun. 2016.
Disponível em:< http://aracajusaudade.blogspot.com.br/2016/06/asfaltamento-da-rua-
laranjeiras.html> Acesso em: 02 set 2016.
SOUZA, Fernando Antônio Santos. Um olhar sobre Aracaju em busca de um novo
paradigma urbano. In: FRANÇA, V. L. A.; FALCON, M. L. O.; MOGUEIRA, A. D.
Aracaju: 150 anos de vida urbana. Aracaju: PMA/SEPLAN, 2005, p. 41-52.
TOMAZ, Plinio. Curso de Manejo de Águas Pluviais – Fórmula de Manning e
Canais, 2011. Disponível em:<
http://www.pliniotomaz.com.br/downloads/capitulo_50_formula_de_manning_galerias
_e_canais.pdf > Acesso em: 13 nov 2016
TUCCI, C. E. M. Inundações e Drenagem Urbana. In: TUCCI, C. E. M.; BERTONI, J.
C. (Organizadores). Inundações Urbanas na América do Sul. Porto Alegre: ABRH,
2003 p. 45-129. Disponível em:<
http://www.cepal.org/samtac/noticias/documentosdetrabajo/5/23335/inbr02803.pdf>.
Acesso em: 20 set 2016.
______. Modelos Hidrológicos. Porto Alegre: UFRGS Editora, 2 ed., 2005.
______. Inundações Urbanas. 1 ed.. Porto Alegre: ABRH/RHAMA, 2007.
______. Escoamento em rios e reservatórios. In: TUCCI, C. E. M. (Org.). Hidrologia:
Ciência e Aplicação. 4 ed., Porto Alegre, UFGRS Editora, 2009a, p. 443-483.
USA. Urban Drainage and Flood Control District - UDFCD. Urban Storm Drainage
Criteria Manual: Volume 3 - Best Management Practices. Denver: UDFCD, 2010.
Disponível em: < http://udfcd.org/wp-
content/uploads/uploads/vol3%20criteria%20manual/01_USDCM%20Volume%203%2
0UPDATED2015.pdf>. Acesso em: 15 set 2015.
USEPA. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Urban Runoff Pollution
Prevention and Control Planning. Washington D.C.: EPA, 1993. Disponível em:<
https://ntrl.ntis.gov/NTRL/dashboard/searchResults/titleDetail/PB94144623.xhtml >
Acesso em: 14 out 2016
USEPA. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Urban Stormwater BMP
Performing Monitoring - A guidance Manual for Meeting the National Storwater BMP
for Database requirements. 2002. Disponível em:
<https://www3.epa.gov/npdes/pubs/montcomplete.pdf> Acesso em: 23 ago 2016
96
USEPA. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. National Research Council.
Comitee on Reducing Stormwater Discharge Contributions to Water Pollution. Urban
Stormwater Management in the United States. Washington D.C.: The National
Academies Press, 2008. Disponível em:<
https://www3.epa.gov/npdes/pubs/nrc_stormwaterreport.pdf > Acesso em: 20 ago 2016.
VILAR, José Wellington Carvalho. Evolução da Paisagem Urbana do Centro de Aracaju.
In: ARAÚJO, H. M. et al. O Ambiente Urbano: Visões Geográficas de Aracaju. São
Cristóvão: Editora da UFS, 1 ed., 2006. p. 45-67.
ZAHED FILHO, Kamel; MARCELLINI, Silvana Susko. Precipitações Máximas. In:
TUCCI, C. E. M.; PORTO, L. L.; BARROS, M. T. L. (Organizadores). Drenagem
Urbana. Reimpressão (2015). Porto Alegre: ABRH, 1995, p. 37-7
97
APÊNDICES
98
APÊNDICE A – Mapa com as curvas ipsométricas e a drenagem natural do
cenário C1 sobre imagem de satélite da década de 70
APÊNDICE B – Redes de fluxo elaboradas através do ABC 6
CENÁRIO C1
CENÁRIO C2
CENÁRIO C3
APÊNDICE C - Mapa de solos na área de estudo
APÊNDICE D – Características dos lotes na BCAT
CENÁRIO C2
Subbacia
Bairros
inseridos nas
subbacias
% de contribuição
de cada bairro nas
subbacias
Ocupação predominante
segundo Pinheiro e Santos
(2012)
C3_SB01 - - Residencial
C3_SB02 - - Residencial
C3_SB03 - - Residencial
C3_SB04 - - Residencial
C3_SB05 Centro 25 Comercial/Serviços
Outros 75 Residencial
CENÁRIO C3
Subbacia
Bairros
inseridos nas
subbacias
% de contribuição de
cada bairro nas
subbacias
Ocupação predominante
por bairro
C3_SB01 América 20 Residencial
Siqueira Campos 80 Comercial/Serviços
C3_SB02
Siqueira Campos 10 Comercial/Serviços
Cirurgia 5 Residencial
Pereira Lobo 45 Residencial
Suissa 40 Residencial
C3_SB03
Cirurgia 75 Residencial
Getúlio Vargas 5 Residencial
Siqueira Campos 20 Comercial/Serviços
C3_SB04 Cirurgia 85 Residencial
Suissa 15 Residencial
C3_SB05
Siqueira Campos 15 Comercial/Serviços
Cirurgia 5 Residencial
Getúlio Vargas 70 Residencial
18 do Forte 5 Residencial
Santo Antônio 5 Residencial
C3_SB06
Japãozinho 5 Residencial
Cidade Nova 20 Residencial
18 do Forte 25 Residencial
Palestina 25 Residencial
Santo Antônio 25 Residencial
C3_SB07
Santo Antônio 45 Residencial
Getúlio Vargas 20 Residencial
Centro 20 Comercial/Serviços
Industrial 15 Residencial
APÊNDICE E – Cálculo do CN médio
CENÁRIO C1
Subbacia Área Permeável (km²) Área Impermeável (km²) CNmédio
C1_SB01 0,4999 0,0555 48
C1_SB02 0,4424 0,0492 48
C1_SB03 0,6377 0,0709 48
C1_SB04 0,0964 0,0107 48
C1_SB05 0,2681 0,0298 48
C1_SB06 0,5210 0,0579 48
C1_SB07 0,2968 0,0742 49
C1_SB08 0,4164 0,4164 54
Total 3,1787 0,7646
Total (%) 80,6 19,4
CENÁRIO C2
Su
bb
aci
a
Área (km²)
CN
méd
io
Área Permeável Área Impermeável
Veg
etaçã
o
Solo
Exp
ost
o Lotes Vias
Res
iden
cial
Com
erci
al
Para
lelo
Piç
arr
a
C2_SB01 0,1397 1,0166 1,6848 0 0 0,2710 72
C2_SB02 0,0424 0,1177 0,1110 0 0 0,0299 68
C3_SB03 0,0131 0,0127 0,0750 0 0 0,0132 71
C2_SB04 0,0673 0,2028 0,4471 0 0 0,0749 71
C2_SB05 0,0169 0,0570 0,4058 0,1353 0,0925 0 77
TOTAL 0,2794 1,4068 2,7237 0,1353 0,0925 0,3891
TOTAL (%) 5,6 28,0 54,2 2,7 1,8 7,7
CENÁRIO C3
Su
bb
aci
a
Área (km²)
CN
méd
io
Área permeável Área Impermeável
Veg
etaçã
o
So
lo
exp
ost
o
Lotes Vias
Res
iden
cial
Co
mer
cial
Asf
alt
o
Pa
rale
lo
Piç
arr
a
C3_SB01 0,0062 0,0223 0,0803 0,3210 0,0573 0,0088 0 84
C3_SB02 0,0023 0,0347 0,4614 0,0513 0,0709 0,0360 0,0017 79
C3_SB03 0,0003 0,0061 0,1776 0,0444 0,0311 0,0048 0 81
C3_SB04 0 0,0028 0,0896 0,0158 0,0237 0,0030 0 81
C3_SB05 0,0151 0,0478 0,6764 0,1194 0,1285 0,0053 0 80
C3_SB06 0,0287 0,0679 0,9530 0 0,1438 0,0576 0,0079 78
C3_SB07 0,0062 0,0014 0,4689 0,1172 0,0937 0,0204 0 81
Total 0,0587 0,1830 2,9072 0,6691 0,5491 0,1358 0,0096
Total (%) 1,3 4,1 64,5 14,8 12,1 3,0 0,2
APÊNDICE F – Hietogramas de cada subbacia
CENÁRIO C1
C1_SB01 C1_SB02
C1_SB03 C1_SB04
C1_SB05 C1_SB06
C1_SB07 C1_SB08 (Av. Dr. Airton Teles)
CENÁRIO C2
C2_SB01 C2_SB02
C2_SB03 C2_SB04
C2_SB05 (Av. Dr. Airton Teles)
CENÁRIO C3
C3 _SB01 C3_SB02
C3_SB03 C3_SB04
C3_SB05 C3_SB06
C3_SB07 (Av. Dr. Airton Teles)
APÊNDICE G – Quadro com as informações levantadas em campo dos canais de
macrodrenagem da região de estudo
Canal Trecho
Tipo de
revestimento e
condições dos
canais
Corte transversal e medidas
médias da seção
Alan
Kardec
(I)
Travessa
Amapá
Pedra
argamassada nas
margens e
concreto no fundo
Alan
Kardec
(III)
Avenida Alan
Kardec
Concreto sem
acabamento
Alan
Kardec
(II)
Rua Ten.
Wendel
Quaranta
Concreto sem
acabamento
Alan
Kardec
(IV)
Rua Maruim
Concreto sem
acabamento
Gentil
Tavares
Avenida Gentil
Tavares entre a
Avenida
Desembargador
Maynard e a
Avenida Dr.
Airton Teles
Concreto sem
acabamento
Comanda
nte
Miranda
Avenida Airton
Teles entre as
Avenidas
Airton Teles e
Visconde de
Maracaju, e a
própria
Avenida
Visconde de
Maracaju
Concreto sem
acabamento
Airton
Teles
Avenida Airton
Teles
Concreto sem
acabamento
APÊNDICE H - Tabela com o cálculo do tempo de concentração (tc) para todos os trechos de escoamento
CENÁRIO C1
S
ubbac
ia
Tip
o d
e es
coam
ento
Com
pri
men
to d
o
trec
ho(m
)
H m
áxim
a (m
)
H m
ínim
a (m
)
ΔH
(m
)
Dec
livid
ade
(m/m
)
Tip
o d
e es
coam
ento
Uso
do s
olo
ou t
ipo
do c
anal
Vel
oci
dad
e (m
/s)
tc (
min
)
C1_SB01 Vertente 729 32 11 21 0,029 não canalizado bosques e florestas 0,6 20,3
C1_SB01 Drenagem 939 11 10 1 0,001 canalizado Canal natural mal definido 0,6 26,1
C1_SB02 Vertente 900 13 10 3 0,003 não canalizado bosques e florestas 0,5 30,0
C1_SB02 Drenagem 727 10 9 1 0,001 canalizado Canal natural mal definido 0,6 20,2
C1_SB03 Vertente 719 12 9 2 0,003 não canalizado bosques e florestas 0,5 24,0
C1_SB03 Drenagem 657 9 8,5 0,5 0,001 canalizado Canal natural mal definido 0,6 18,3
C1_SB04 Drenagem 635 11 9 2 0,003 canalizado Canal natural mal definido 0,6 17,6
C1_SB05 Vertente 447 14 10 4 0,009 não canalizado bosques e florestas 0,5 14,9
C1_SB05 Drenagem 365 10 6,5 3,5 0,010 canalizado Canal natural mal definido 0,6 10,1
C1_SB06 Drenagem 809 7 6,5 0,5 0,001 canalizado Canal natural mal definido 0,6 22,5
C1_SB07 Drenagem 942 6,5 6 0,5 0,001 canalizado Canal natural mal definido 0,6 26,2
C1_SB08 Drenagem 1047 6 4 2 0,002 canalizado Canal natural mal definido 0,6 29,1
CENÁRIO C2
Subbac
ia
Tip
o d
e
esco
amen
to
Com
pri
men
to d
o
trec
ho (
m)
H m
áxim
a
(m)
H m
ínim
a
(m)
ΔH
(m)
Dec
livid
ade
(m/m
)
Tip
o d
e
esco
amen
to
Uso
do s
olo
ou
tipo d
o c
anal
Vel
oci
dad
e
(m/s
)
tc
(min
)
C2_SB01 Não canalizado 2026 14 8 6 0,003 não canalizado Terrenos urbanizados 2,6 13,0
C2_SB01 Canal 1826 8 6 2 0,001 canalizado Canal natural mal definido 0,6 50,7
C2_SB02 Não canalizado 738 46 25 21 0,028 não canalizado Terrenos urbanizados 2,6 4,7
C2_SB02 Canal 220 25 24 1 0,005 canalizado Canal natural mal definido 0,6 6,1
C2_SB03 Não canalizado 305 62 35 27 0,089 não canalizado Terrenos urbanizados 4,1 1,2
C2_SB03 Canal 341 35 24 11 0,032 canalizado Canal natural mal definido 0,6 9,5
C2_SB04 Canal 1901 24 6 18 0,009 canalizado Canal natural mal definido 0,6 52,8
C2_SB05 Canal 1233 6 3 3 0,002 canalizado Canal natural mal definido 0,6 34,3
CENÁRIO C3
Tre
cho
Sub
bac
ia
Tip
o d
e
esco
amen
to
Co
mp
rim
ento
do
trec
ho
(m
)
H m
ax (
m)
H m
in (
m)
ΔH
(m
)
Dec
liv
idad
e (
m/m
)
Uso
do s
olo
ou
rev
esti
men
to d
o
can
al
Geo
met
ria
do
can
al
n d
e M
annin
g
con
stan
te k
Áre
a m
olh
ada
(m²)
Per
ímet
ro m
olh
ado
(m)
RH
(m
)
Vel
oci
dad
e
tc (
min
)
Trecho A C3_SB01 Não canalizado 752 13 11 2 0,00266 Canaleta pavimentada - - 14,09 - - - 0,73 17,2
Canal Alan
Kardec C3_SB01 Canal 623 8,28 4,5 3,78 0,00607
Pedra argamassada (margens) e
concreto (fundo)
hexagonal
irregular 0,020 - 3,80 5,60 0,68 3,01 3,5
Trecho B C3_SB02 Não canalizado 797 10,5 9,5 1 0,00125 Canaleta pavimentada - - 14,09 - - - 0,50 26,6
Canal Alan
Kardec C3_SB02 Canal 221 4,76 4,51 0,25 0,00113 Concreto sem acabamento retangular 0,017 - 6,25 7,50 0,83 1,75 2,1
Canal Alan
Kardec C3_SB02 Canal 360 4,51 4,5 0,01 0,00003 Concreto sem acabamento trapezoidal 0,017 - 3,44 4,60 0,75 0,26 23,5
Canal Alan
Kardec C3_SB03 Canal 560 4,5 3,4 1,1 0,00196 Concreto sem acabamento trapezoidal 0,017 - 6,88 7,60 0,78 2,22 4,2
Trecho C C3_SB04 Não canalizado 358 17 9 8 0,02235 Canaleta pavimentada - - 14,09 - - - 2,11 2,8
Canal Gentil
Tavares C3_SB04 Canal 403 *3,41 3,4 - - Concreto sem acabamento trapezoidal - - - - - - -
Canal Gentil
Tavares C3_SB05 Canal 1189 3,4 1,45 1,95 0,00164 Concreto sem acabamento trapezoidal 0,017 - 3,45 4,40 0,78 2,03 9,8
Trecho D C3_SB06 Não canalizado 1011 46 23 23 0,02275 Canaleta pavimentada - - 14,09 - - - 2,13 7,9
Canal
Com.Miranda C3_SB06 Canal 2466 25,45 1,45 24 0,00973 Concreto sem acabamento retangular 0,017 - 4,41 6,30 0,70 4,58 9,0
Canal Airton
Teles C3_SB07 Canal 1262 1,45 0,35 1,1 0,00087 Concreto sem acabamento trapezoidal 0,017 - 5,63 6,36 0,89 1,60 13,1
APÊNDICE I – Imagens das abas de inserção de dados no ABC 6
ANEXOS
ANEXO A – Levantamento dos pontos de alagamentos e deslizamentos de encostas na
cidade de Aracaju
f
ANEXO B – Imagem aérea “bruta” de Aracaju da década de 70 utilizada para
classificação visual (SEPLAG, s. d.)
ANEXO C – Imagem de satélite “bruta” de Aracaju do ano de 2014 utilizada para
classificação visual
ANEXO D – Perfis de solo da região em estudo
PERFIL 1 – SOLO PODZÓLICO VERMELHO AMARELO
Número de Campo 84 SE (Zona do litoral)
Data de coleta 07/09/73
Classificação Podzólico vermelho amarelo Tb plinthico A moderado textura média/argilosa
Localização Estrada Aracaju-Estância (BR-101) Município de São Cristóvão.
Situação e declividade 5-6%
Formação Geológica e litologia
Terciário – Grupo Barreiras. Sedimentos
Material originário Sedimentos argilo-arenosos
Relevo local Suave-ondulado
Altitude 50 metros
Drenagem Moderada a imperfeitamente drenado
Vegetação local Campo cerrado com lixeira, caju e gramíneas de folhas rígidas
Uso do solo atual Pastagem natural muito precária
Composição Granulométrica Horizonte Frações da amostra total Granulometria da porção fina
Símbolo Profundidade
Cal
hau
s
>20
mm
Cas
calh
o
20
– 2
mm
Terr
a fi
na
< 2
mm
Are
ia G
ross
a
2–0
,20
mm
Are
ia F
ina
0,2
0-0
,05
mm
Silt
e
0,0
5-0
,00
2 m
m
Arg
ila
< 0
,00
2 m
m
A 0 – 20 0 1 99 23 34 12 31 B2t 40 -70 0 1 99 20 22 10 48 B3tpl 70 - 90 0 1 99 25 19 9 47 Cpt 90 – 120+ 0 1 99 22 17 11 50
PERFIL 2 – SOLO PODZOL
Número de Campo 85 SE (Zona do litoral)
Data de coleta 08/08/73
Classificação Podzol A proeminente textura arenosa
Localização Estrada Umbaúba-Estância, a 9 km de Umbaúba. Município de Santa Luzia do Itanhi.
Situação e declividade 0-2%
Formação Geológica e litologia
Terciário – Grupo Barreiras. Sedimentos
Material originário Sedimentos arenosos
Relevo local Plano (depressão rasa sobre tabuleiro)
Altitude 95 metros
Drenagem Imperfeitamente drenado
Vegetação local Formação secundária
Uso do solo atual Cultura de mandioca
Composição Granulométrica
Horizonte Frações da amostra
total Granulometria da porção fina
Símbolo Profundidade
Cal
hau
s
>20
mm
Cas
calh
o
20
– 2
mm
Terr
a fi
na
< 2
mm
Are
ia G
ross
a
2–0
,20
mm
Are
ia F
ina
0,2
0-0
,05
mm
Silt
e
0,0
5-0
,00
2 m
m
Arg
ila
< 0
,00
2 m
m
A1 0 – 12 0 0 100 74 16 5 5 A2 12 – 40 0 1 99 66 21 5 8 A3 40 – 70 0 2 98 53 23 9 15 B1h 70 – 115 0 4 96 47 29 15 9 B21irh 115 – 116 0 5 95 59 19 13 9 B22irx 116 – 150 0 3 97 51 22 17 10
ANEXO E – Tipo de ocupação por bairro em Aracaju segundo levantamento de campo
por observação direta realizado por FONSECA et al. (2011)
Bairro
Tipo de ocupação
Re
sid
enci
al
Co
me
rcia
l
Serv
iço
s
Ind
ust
rial
Ou
tro
s (s
ervi
ços
esse
nci
ais)
Aeroporto 70 10 5 5 10
America 75 10 7 3 5
Atalaia 60 10 20 5 5
Bugio 85 8 4 2 1
Capucho 2 8 10 0 80
Centro 5 45 35 5 10
Cidade Nova 80 10 5 2 3
Cirurgia 90 5 3 1 1
Coroa do meio 70 10 15 2 3
Dezoito do Forte 78 10 6 1 5
Farolândia 83 8 5 1 3
Getúlio Vargas 60 18 15 2 5
Grageru 80 3 2 10 5
Inácio Barbosa 25 20 5 30 20
Industrial 40 10 10 30 10
Jabotiana 75 10 8 1 6
Jardim Cetenário 90 5 2 1 2
Jardins 74 15 5 1 5
José Conrado de Araújo 75 10 10 1 4
Lamarão 80 6 11 1 2
Luzia 80 9 5 3 3
Novo Paraíso 85 6 4 2 3
Olaria 85 5 3 2 5
Palestina 86 5 3 1 5
Pereira Lobo 86 5 4 4 1
Ponto Novo 80 9 5 3 3
Porto Dantas 80 5 2 1 2
Salgado Filho 40 12 30 1 17
Santa Maria 85 6 2 2 5
Santo Antônio 82 7 4 2 5
Santos Dumont 78 10 9 2 1
São Conrado 80 15 3 1 1
São José 30 16 15 4 35
Siqueira Campos 35 40 20 3 2
Soledade 95 3 2 0 0
Suissa 80 8 8 2 2
Treze de Julho 35 30 20 5 10
Zona de Expansão 90 5 2 2 1
